감지기의 고장 발견, 확인, 보완은 복잡한 항공 시스템의 중요한 문제로 부각되어 왔으며, 그동안 칼만 필터를 이용한 기존 추정기술 혹은 온라인 학습 인공지능 알고리듬 등이 이 같은 문제를 해결하기 위해 제시되어 왔다. 본 연구에서는 여분의 감지기가 없는 항공제어계에 대해 온라인 학습 신경망을 이용한 감지기의 고장 발견, 확인, 그리고 보완에 관해 초점을 둔다. 이 내고장성 항공제어계는 주 신경조직망과 n개의 국소 신경조직망으로 이루어지는데, 포괄적인 감지기의 고장을 발견하는 능력을 가진다. 어떤 경우에서는 기존의 감지기 고장 발견 방법의 성능을 향상시키기 위해 수정된 감지방법이 소개되고 그 보완된 감지방법을 이용하여 기존의 방법과 성능비교가 이루어졌다.
ATA(Abstract Timed Machine)은 실시간 시스템을 순환공학에서 명세하기 위해 고안된 LTS(Labeled Transition System)이다. ATM은 상태 기반 명세 언어의 문제점이라 할 수 있는 상태폭발을 해결하기 위해 새로운 개념의 모드를 정의하였으며, 아키텍쳐 기반으로구성되어 시스템이 이해를 높일 수 있도록 하였다. 또한 통신, 시간, 예외시간 등의 다양한 실시간 시스템의 속성을 표현한다. 그러나 실시간 시스템은 이 외에도 자원의 한계와 통신 수행의 경쟁 등으로 인해 많은 계약을 가진다. PATM(Probabilistic ATM)은 자원의 사용이나 통신의 수행에 많은 경쟁을 하는 시스템의 동작의 성공과 실패를 확률로써 표현하여 시스템의 동작을 예측하며 내고장성(fault tolerance)을 동적으로 수행할 수 있도록 하기 위해 ATM을 확률의 개념으로 확장한 것이다. 본 논문에서 내고장성은 환경 요소를 파라미터로 하는 확률 함수에 의해 이루어 진다. 본 논문에서는 기존 ATM을 간단히 소개하고, PATM이 필요한 이유와 PATM의 정의, PATM이 동적인 상황에서 어떻게 작용하는지에 대해 기술한다.
본 논문에서는 기본 모드 원리를 침해하는 과도 고장이 존재하는 입력/출력 비동기 순차 회로의 내고장성 교정 제어 시스템을 제안한다. 비동기 순차 회로의 과도 천이 과정에서 발생하는 비-기본 모드 고장을 극복하기 위해서는 고장에 의한 상태 천이가 종료되는 시점을 알아야 하며, 회로를 고장 상태로부터 원래 도달해야 하는 상태와 출력 등가적인 상태로 보내기 위한 교정 동작을 구현해야 한다. 본 논문에서는 이러한 고장 탐지 및 극복을 구현할 수 있는 출력 피드백 교정 제어기의 존재 조건을 규명한다. FPGA 실험을 통해 제안된 제어 시스템의 설계 과정을 제시하고 응용 가능성을 검증한다.
비동기 순차 머신을 위한 교정 제어는 이미 설계된 비동기 순차 머신의 오동작이나 머신에서 발생하는 고장의 영향을 없애는 새로운 제어 기법이다. 본 논문에서는 비동기 순차 머신 교정 제어 시스템의 입력단에서 일어나는 고장을 탐지하고 극복하는 방법을 제안한다. 교정 제어기는 제어 대상 머신의 입력단에서 일어나는 고장을 탐지할 수 있으나 외부 입력단에서 발생하는 고장은 알지 못한다. 이번 연구에서는 비동기 순차 머신을 사용하는 외부 운용자(operator)가 상태 피드백을 받아서 고장을 발견한 후 제어기에게 고장 극복 동작을 명령하는 방식으로 외부 입력단의 고장을 위한 내고장성 제어 기법을 완성한다.
Recently, fault injection techniques are used for evaluation of the fault coverage properties of safety-critical systems. This paper describes the TCN Fault Injector(TFI) implemented for TCN safety analysis. The implemented TFI injects network level faults to Intelligent MVB Controller that is designed for the Korean High Speed Train. With TFI, it can be verified whether the MVB controller meets TCN specification and its safety requirements.
A redundant control scheme which can maintain its tracking capability in the case of a controller failure is proposed for the industrial applications which need high reliability with fault-tolerance. It consists of two identical controllers and a switching mechanism which includes failure detection and reconfiguration algorithm. The new detection method against controller failure using fuzzy logic enables the detection of controller failures without failure assumptions through the instability of the failed controller. The failed controller is smoothly removed from the control loop by reducing time weight of the failed controller.
본 논고에서는 기존의 연속변수영역에서 다루기 어려운 반도체 생산시스템을 대상으로 이산사건 시스템적 접근방법을 통한 동적특성의 분석 및 이를 이용한 내고장성 관리제어와 고장진단 기법 등을 소개한다. 특히, 시스템 운영시 발생가능한 고장을 fault아 failure로 정량적인 구분을 해내고 이를 기반으로 고장에 대한 체계적인 대처방안을 제안한다. 그리고 제안된 이론체계에 대해서 플라즈마 식각공정의 예를 통해 그 논리적 타당성을 검증해 본다.
In this paper, an algorithm of fault tolerant gaits for a quadruped robot is proposed for the purpose of tolerating a locked joint failure. The robot can continue its walking after a locked failure occurs to a joint of a leg by the proposed algorithm. In particular, a periodic gait is proposed as a special form of the proposed algorithm and its existence and efficiency are analytically proven.
내고장성(fault - tolerance)을 향상시키면서 소프트웨어의 신뢰도를 최적화하는 두가지 접근법으로서 수정복구 블록 스킴과 N-버전 프로그래밍 기법이 있다. 본 연구에서는 중복모줄을 가지고 소프트웨어의 신뢰도를 극대화하기 위한 하나의 알고리즘으로서 수정복구 스킴을 제안한다. 개발소프트웨어의 최적구조를 결정하는 기법을 수립하기 위해 최적화 공정 결과를 적용한다. 주어진 가용자원 범위 내에서 정규실행모줄과 테스트모줄의 신뢰도 및 확률을 계산하여 소프트웨어 시스템의 신뢰도를 극대화하기 위한 소프트웨어의 형상을 고찰한다. 간단한 예로서 한 개의 경우를 예시한다.
본 논문에서는 제어 시스템의 신뢰도를 높이고 중단없는 제어 동작을 실현하기 위하여 제어기를 삼중화한 내고장성 디지털 조속기를 설계하였으며, 이 시스템을 Markov process로 모델링하여 신뢰도를 해석하였다. 임무시간에서 삼중화 시스템은 단일 제어기 시스템에 비해 신뢰도 86[%]수준에서 약 1.8 배, 95[%]수준에서 약 2.8배, 99[%]수준에서 약 6배 증가함을 확인하였다. 또한 북제주 화력 발전소의 터빈 속도제어 시스템을 대상으로 디지털 속도제어 시스템을 설계하였으며, 설계된 디지털 속도제어 시스템의 유효성을 입증하기 위해 모의실험을 행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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