RU2646769C2 - Method of automatic control of non-uniform redundancy of the equipment complex and device for its implementation - Google Patents

Method of automatic control of non-uniform redundancy of the equipment complex and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2646769C2
RU2646769C2 RU2016124965A RU2016124965A RU2646769C2 RU 2646769 C2 RU2646769 C2 RU 2646769C2 RU 2016124965 A RU2016124965 A RU 2016124965A RU 2016124965 A RU2016124965 A RU 2016124965A RU 2646769 C2 RU2646769 C2 RU 2646769C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
configuration
qos
components
supervisors
configurations
Prior art date
Application number
RU2016124965A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016124965A (en
Inventor
Илья Васильевич Боблак
Валентин Николаевич Буков
Владимир Александрович Шурман
Александр Владимирович Воробьев
Александр Владимирович Евгенов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Авиационного оборудования"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Авиационного оборудования" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Авиационного оборудования"
Priority to RU2016124965A priority Critical patent/RU2646769C2/en
Publication of RU2016124965A publication Critical patent/RU2016124965A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2646769C2 publication Critical patent/RU2646769C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048Monitoring; Safety
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/418Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/0703Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation
    • G06F11/0751Error or fault detection not based on redundancy
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30Monitoring
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hardware Redundancy (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: complex of equipment consists of heterogeneous components, from which more than one configuration can be created, which ensures the use of the object of control for its intended purpose. Each configuration is supported by a specially designed configuration supervisor. Based on results of pairwise hierarchical arbitration that takes into account the results of monitoring the integrity of components and performance indicators of the complex, one of the supervisors implements its configuration and synchronizes the operation of the entire system.
EFFECT: increase in reliability, reliability and safety of functioning of complex equipment complexes of technical objects.
5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области контрольно-измерительной и вычислительной техники и может использоваться для управления (диспетчеризации) работоспособными элементами комплекса оборудования в целях сохранения его функциональной целостности и парирования отказов компонентов различной природы.The invention relates to the field of instrumentation and computer technology and can be used to control (dispatch) the workable elements of a complex of equipment in order to maintain its functional integrity and counter the failure of components of various nature.

Согласно общепринятому определению [1] избыточностью технического изделия называется наличие в нем возможностей сверх тех, которые могли бы обеспечить его нормальное функционирование. Такая избыточность в зависимости от предназначения изделия, характера решаемой задачи и других обстоятельств может использоваться либо для повышения общей его производительности (путем параллельного выполнения надлежащих функций), либо для обеспечения необходимого уровня безотказности (путем организации горячего или холодного резервирования различной кратности).According to the generally accepted definition [1], the redundancy of a technical product is the presence of capabilities in it beyond those that could ensure its normal functioning. Such redundancy, depending on the purpose of the product, the nature of the problem being solved, and other circumstances, can be used either to increase its overall performance (by performing the appropriate functions in parallel) or to provide the necessary level of failure-free (by organizing hot or cold redundancy of various multiplicities).

В качестве технического изделия рассматривается комплекс оборудования (КО) какого-либо технического объекта, в частности, для подвижных объектов - комплекс бортового оборудования (КБО), в общем случае неоднородный в том смысле, что он может содержать различные устройства (компоненты), предназначенные для выполнения как различных функций в составе БО, так и аналогичных функций на основе различных физических принципов. Избыточность такого неоднородного КБО заключается в том, что количество входящих в комплекс компонентов заведомо превышают минимально необходимый уровень, обусловленный предназначением и условиями использования комплекса.As a technical product, a complex of equipment (KO) of a technical object is considered, in particular, for mobile objects - a complex of on-board equipment (BWC), generally heterogeneous in the sense that it can contain various devices (components) intended for performing both various functions in the composition of the BO, and similar functions based on various physical principles. The redundancy of such an inhomogeneous BWC is that the number of components included in the complex obviously exceeds the minimum necessary level, due to the purpose and conditions of use of the complex.

Часто процесс изменения состава и структуры комплекса, связанные с поддержанием его работоспособности в реальном времени или адаптацией к изменившимся условиям, называют реконфигурацией [2].Often the process of changing the composition and structure of the complex associated with maintaining its operability in real time or adapting to changing conditions is called reconfiguration [2].

Известны система и способ управления избыточностью [3], относящиеся к методам кодирования речи. Техническим результатом указанного изобретения является обеспечение устойчивости к ошибкам при передаче речи по сети с пакетной коммутацией. При этом несмотря на совпадение терминов в названиях указанное изобретение и данная заявка содержат различные технические решения, относящиеся к различным областям техники. Описанное изобретение не может быть взято в качестве прототипа.A known system and method for managing redundancy [3] related to speech coding methods. The technical result of this invention is to provide error tolerance when transmitting voice over a packet-switched network. Moreover, despite the coincidence of terms in the names of the invention and this application contain various technical solutions related to various fields of technology. The described invention cannot be taken as a prototype.

Известны способы обеспечения отказоустойчивости распределенных систем управления технических систем [4], использующих особенности этих систем, алгоритмов функционирования, аппаратного и программного обеспечения. В указанном источнике изложены физическое резервирование подсистем и устройств, обеспечение бесперебойности передачи и приема информации, агрегирование данных, использование робастных алгоритмов управления, соответствующие меры на этапе проектирования и пр. Все описанные способы базируются на избыточности соответствующих технических и информационных ресурсов для достижения необходимых результатов. При этом для изложенных способов характерно следующее:Known methods for ensuring the fault tolerance of distributed control systems of technical systems [4] using the features of these systems, functioning algorithms, hardware and software. The specified source outlines the physical reservation of subsystems and devices, ensuring the uninterrupted transmission and reception of information, data aggregation, the use of robust control algorithms, appropriate measures at the design stage, etc. All the described methods are based on the redundancy of the corresponding technical and information resources to achieve the necessary results. Moreover, the following methods are characteristic of the following:

- все они ориентированы исключительно на обеспечение безотказного функционирования объекта управления в различных условиях;- all of them are focused solely on ensuring the trouble-free functioning of the control object in various conditions;

- достигаемый эффект носит «локальный» характер в том смысле, что обеспечивается в различных либо подсистемах (информационные каналы, датчики, исполнительные устройства и пр.), либо «срезах» функционирования объекта управления (прикладные алгоритмы, протоколы обмена, синхронизация процессов и пр.).- the effect achieved is “local” in the sense that it is provided in various subsystems (information channels, sensors, actuators, etc.) or “slices” of the operation of the control object (application algorithms, exchange protocols, process synchronization, etc.). )

Известны способы обеспечения отказоустойчивости радиотехнических систем [5], тесно связанные с физическими свойствами конкретных систем и с трудом распространяемые на интегрированные системы типа КО.Known methods for ensuring the fault tolerance of radio systems [5] are closely related to the physical properties of specific systems and are difficult to extend to integrated systems like KO.

Известны способы обеспечения отказоустойчивости компьютерных систем и сетей [6], сводящиеся к различным видам тиражирования аппаратных и программных средств, а также хранимой и передаваемой информации (зеркалирование дисков, резервное копирование и восстановление, репликация баз данных и т.п.). Все эти способы обладают характерной спецификой, обусловленной предметной областью, и только в какой-то части могут быть использованы в интересах отказоустойчивости КО.Known methods for ensuring the fault tolerance of computer systems and networks [6], which are reduced to various types of replication of hardware and software, as well as stored and transmitted information (disk mirroring, backup and recovery, database replication, etc.). All these methods have characteristic specificity, due to the subject area, and only in some part can be used in the interests of fault tolerance.

Известен способ обеспечения отказоустойчивости масштабируемых сетевых бортовых вычислительных систем [7], построенный на базе алгоритма принятия консолидированного решения (АПКР). Алгоритм основан на «парламентском» методе формирования итогового решения об изоляции отказавшей части системы, основанном на обмене «мнениями» о состоянии системы между узлами на каждом системном цикле. Этот способ, как и другие способы для вычислительных систем [8], применимы к ограниченному кругу компонентов КО. Это техническое решение выбрано в качестве прототипа.There is a method of providing fault tolerance of scalable network on-board computer systems [7], built on the basis of a consolidated decision algorithm (AIC). The algorithm is based on the “parliamentary” method of forming the final decision on isolating the failed part of the system, based on the exchange of “opinions” on the state of the system between nodes on each system cycle. This method, as well as other methods for computing systems [8], are applicable to a limited number of components of QoS. This technical solution is selected as a prototype.

Целью настоящего изобретения является улучшение технико-эксплуатационных характеристик комплекса оборудования (КО) путем, во-первых, выбора предпочтительной конфигурации КО в смысле либо минимизации его функциональной деградации при возникновении отказов или повреждений компонентов, либо достижения требуемого уровня его технических характеристик для более эффективного использования объекта, оснащенного данным КО, во-вторых, формирования в реальном времени (или с минимальными задержками) работоспособной конфигурации КО на фоне наличия отказов, неправильного функционирования или сбоев его разнородных по функциям и принципам реализации компонентов.The aim of the present invention is to improve the technical and operational characteristics of the equipment complex (KO) by, first, selecting the preferred configuration of the KO in the sense of either minimizing its functional degradation in the event of failure or damage to components, or achieving the required level of its technical characteristics for more efficient use of the object equipped with this QO, and secondly, the formation in real time (or with minimal delays) of a workable QO configuration against the background of cash splendens failure, malfunction or failure of its diverse functions and the principles of implementation of the components.

Эта цель достигается тем, что в способе автоматического управления неоднородной избыточностью КО, содержащего избыточное множество компонентов, разнородных как по выполняемым функциям, так и по используемым физическим принципам, заранее предусматривается некоторое превышающее единицу число Ν вариантов конкурентоспособных конфигураций КО (вариантов коммутационного объединения в смысле передачи и распределения энергии и информации, а также настроек компонентов КО), по числу которых предусматриваются аппаратные или программные модули, называемые супервизорами конфигурирования (СК).This goal is achieved by the fact that in the method for automatically controlling the heterogeneous redundancy of QoS, containing an excessive set of components that are heterogeneous both in terms of the functions performed and the physical principles used, some number Ν of variants of competitive QoS configurations (switching connection in the sense of transfer and the distribution of energy and information, as well as the settings of the components of the QA), the number of which provides for hardware or software modules and called configuration supervisors (SCs).

На СК возлагается формирование, хранение, обновление и при необходимости использование информации о каждой конкурентоспособной конфигурации КО. Все N СК независимо друг от друга в рамках закрепленных за ними конфигураций осуществляют периодический мониторинг технического состояния (исправности, правильности функционирования и пр.) компонентов КО путем опросов средств встроенного контроля каждого компонента при наличии таковых и устройств локализации отказов технических систем по типу, например, [3, 9]. На основе анализа собранной информации каждый СК формирует индекс готовности (ИГ), который может принимать два значения: положительное - данная конфигурация реализуема, и отрицательное - данная конфигурация по какой-либо причине не может быть реализована (наличие отказов, отсутствие подтверждения работоспособности или правильного функционирования компонентов или каналов связи).The IC is responsible for the formation, storage, updating and, if necessary, the use of information about each competitive configuration of QoS. All N SC independently, within the framework of the configurations assigned to them, periodically monitor the technical condition (serviceability, correct functioning, etc.) of the components of the QoS by polling the means of the built-in control of each component, if any, and devices for localizing failures of technical systems by type, for example, [3, 9]. Based on the analysis of the collected information, each SC generates a readiness index (IS), which can take two values: positive - this configuration is feasible, and negative - this configuration cannot be implemented for any reason (the presence of failures, lack of confirmation of operability or proper functioning components or communication channels).

Все СК периодически вступают в попарный (с использованием любого правила разбивки на пары) иерархический арбитраж (победителем становится СК с положительным значением ИГ или по какому-либо дискриминирующему правилу при положительном ИГ обоих СК в паре), победитель в каждой паре нижнего уровня участвует в арбитраже следующего уровня) за право реализовать свою конфигурацию КО. Победитель арбитража наиболее высокого уровня объявляет себя доминирующим супервизором конфигурирования (ДСК) и вплоть до получения результатов следующего иерархического арбитража осуществляет синхронизацию работы всех остальных СК и, управляя коммутационной системой (КС), реализует (коммутирует, настраивает, контролирует, информирует персонал и пр.) соответствующую конфигурацию КО.All SCs periodically enter into pairwise (using any rule of pairing) hierarchical arbitration (the SC becomes the winner with a positive IG value or by any discriminating rule with a positive IG of both SCs in a pair), the winner in each lower level pair participates in arbitration the next level) for the right to implement your QoS configuration. The winner of the highest level arbitration declares himself the dominant configuration supervisor (DSC) and, until the next hierarchical arbitration results are obtained, synchronizes the work of all other SCs and, by controlling the switching system (CS), implements (commutes, configures, monitors, informs personnel, etc.) appropriate QoS configuration.

Дополнительно, каждый СК может формировать показатель функциональной эффективности (ПФЭ) своей конфигурации по типу, например, [11], привлекая или не привлекая для этого специальные системы оценивания (СО). Под ПФЭ понимается скалярный показатель, интегрально характеризующий уровень возможно достижимых технических характеристик КО (оптимальность, рациональность, точность, экономичность, результативность и пр.). В этом случае ПФЭ используется при проведении арбитража с целью выявления конфигурации не только с положительным индексом готовности, но и с предпочтительными техническими характеристиками.Additionally, each SC can form a functional efficiency indicator (PFE) of its configuration by type, for example, [11], attracting or not involving special assessment systems (SO) for this. PFE is understood as a scalar indicator that integrally characterizes the level of possibly achievable technical characteristics of KOs (optimality, rationality, accuracy, efficiency, effectiveness, etc.). In this case, PFE is used during the arbitration in order to identify the configuration not only with a positive readiness index, but also with the preferred technical characteristics.

Кроме того, с целью обеспечения плавности (бесконфликтности) перехода от одной конфигурации КО к другой (стыковки конфигураций) могут использоваться дополнительные буферные конфигурации КО, к которым предъявляются пониженные требования по качеству функционирования объекта в целом, но повышенные требования по минимизации задержек формирования конфигурации и предотвращению недопустимых процессов при включении и отключении основных конфигураций.In addition, in order to ensure a smooth (conflict-free) transition from one QoS configuration to another (docking of configurations), additional QoS buffer configurations can be used, which have lower requirements for the quality of the facility as a whole, but increased requirements to minimize configuration delays and prevent invalid processes when enabling and disabling basic configurations.

Изобретение и его особенности поясняются с помощью чертежа:The invention and its features are illustrated using the drawing:

Фигура 1 изображает функциональную схему КО согласно настоящему изобретению, где:Figure 1 depicts a functional diagram of KO according to the present invention, where:

1 - Совокупность разнородных компонентов КО (датчики, вычислители, исполнительные устройства, каналы связи, цепи питания и т.д.);1 - The set of heterogeneous components of the TO (sensors, calculators, actuators, communication channels, power circuits, etc.);

2 - Компоненты КО, представляющие собой обособленные устройства, неделимые в составе КО, с наборами необходимых интерфейсов (сплошные стрелки);2 - Components of QoS, which are separate devices, indivisible in the composition of QoS, with sets of necessary interfaces (solid arrows);

3 - Средства встроенного контроля (СВК) отдельных компонентов с собственными интерфейсами (пунктирные стрелки);3 - Means of integrated control (ICS) of individual components with their own interfaces (dashed arrows);

4 - Коммутационная система (КС), возможно резервированная, с интерфейсами для компонентов (сплошные стрелки) и супервизоров конфигурирования (штриховые и сплошная с белым пятном стрелки);4 - Switching system (CC), possibly redundant, with interfaces for components (solid arrows) and configuration supervisors (dashed and solid arrows with a white spot);

5 - Супервизоры конфигурирования (СК) от СК-1 до CK-N с интерфейсами для коммутационной системы (штриховые и сплошная с белым пятном стрелки), систем оценивания (сплошные стрелки) и каналов обмена информацией между супервизорами (жирная разнонаправленная стрелка);5 - Configuration Supervisors (SC) from SK-1 to CK-N with interfaces for the switching system (dashed and solid with a white spot arrows), evaluation systems (solid arrows) and communication channels between supervisors (thick multidirectional arrow);

6 - Системы оценивания (СО), возможно дублированные, работоспособности компонентов и показателей функциональной эффективности (ПФЭ) конфигураций с интерфейсами для супервизоров конфигурирования (сплошные стрелки) и компонентов (штрихпунктирная стрелка).6 - Assessment systems (CO), possibly duplicated, of the health of components and functional efficiency indicators (PFE) of configurations with interfaces for configuration supervisors (solid arrows) and components (dash-dot arrow).

Поскольку способ реализуется при помощи работы устройства (Фигура 1), то полное его описание приведено в разделе пояснения работы этого устройства.Since the method is implemented using the operation of the device (Figure 1), its full description is given in the section explaining the operation of this device.

Комплекс оборудования с управлением избыточностью (КОУИ) содержит совокупность 1 разнородных резервированных или нерезервированных компонентов 2, включающую различные датчики (первичные измерители), вычислительно-преобразующие устройства, каналы передачи информации, исполнительные устройства, цепи питания, устройства регистрации, отображения информации и пр. Кроме того, некоторые компоненты могут содержать средства встроенного контроля (СВК) 3. Из компонентов всей этой совокупности или некоторой ее части с использованием возможно резервированной коммутационной системы (КС) 4 могут быть путем соединения и настраивания образованы (конфигурированы) варианты (более одного) комплекса оборудования, отвечающие предназначению функционирования объекта в целом. Для этого предусмотрены управляемые связи КС с каждым компонентом КО. По числу N предусмотренных вариантов конфигураций в КО присутствуют супервизоры конфигурирования (СК) 5, соединенные для получения информации как со средствами встроенного контроля (СВК) 3 компонентов 2, так и с возможно резервированной системой оценивания (СО) работоспособности компонентов и функциональной эффективности соответствующих конфигураций 6. Все СК 5 связаны между собой двусторонними каналами передачи информации для организации попарного арбитража и для синхронизации работы. Все СК 5 имеют связь с КС 4 для осуществления управления последней, однако в любое время только один из СК 5, выигравший арбитраж и ставший доминирующим СК (ДСК), взаимодействует с КС 4, что на чертеже показано особой стрелкой с белым пятном.The complex of equipment with redundancy management (KOUI) contains a combination of 1 heterogeneous redundant or non-redundant components 2, including various sensors (primary meters), computer-converting devices, information transmission channels, actuators, power circuits, recording devices, information display devices, etc. In addition to Moreover, some components may contain built-in controls (ICS) 3. Of the components of this entire set or some part of it, using possibly a controlled switching system (CS) 4 can be by connecting and tuning formed (configured) options (more than one) of a set of equipment that meet the purpose of the facility as a whole. For this, controllable communications of the SC with each component of the TO are provided. According to the number N of the configuration options provided, the QoS contains configuration supervisors (SC) 5, which are connected to receive information both with the built-in control (ICS) 3 of components 2 and with a possibly redundant system for assessing (CO) the health of the components and the functional efficiency of the corresponding configurations 6 All SC 5 are interconnected by bilateral channels of information transfer for the organization of pairwise arbitration and for synchronization of work. All SK 5 have a connection with KS 4 to manage the latter, but at any time only one of KK 5, which has won arbitration and has become the dominant SK (DSC), interacts with KS 4, which is shown in the drawing by a special arrow with a white spot.

Работает устройство (Фигура 1) следующим образом.The device operates (Figure 1) as follows.

Устройство работает циклически под управлением сигналов синхронизации (СС), формируемых одним из СК, имеющим статус доминирующего (ДСК) и отмеченным на чертеже выходящей сплошной стрелкой с белым пятном, по шагам:The device operates cyclically under the control of synchronization signals (SS) generated by one of the SCs having the dominant status (DSC) and marked by a solid arrow with a white spot in the drawing, in steps:

СС-1 инициирует первый шаг цикла, на котором каждый СК 5, включая ДСК, стирает прежнее значение своего индекса готовности (ИГ) и по специальным запросам или без таковых собирает информацию о техническом состоянии компонентов 2, входящих в конфигурацию, ассоциированную именно с этим СК. Подразумевается, что все компоненты комплекса находятся либо в режиме горячего резерва, либо в другом режиме, позволяющем в реальном времени или заблаговременно определить его работоспособность, правильное функционирование, отсутствие отказов, сбоев и пр. Кроме того, каждый СК 5 получает информацию об этих компонентах от систем оценивания (СО) 6, которые в простейшем случае подтверждают (уточняют) работоспособность компонентов на основе обработки априорных данных, результатов их функционирования или тест-контроля в составе комплекса или в автономном режиме. В более сложном случае СО 6 формируют и передают в соответствующий СК 5 оценку числового показателя функциональной эффективности (ПФЭ), характеризующего достижимый эффект при реализации соответствующей конфигурации. На основе собранной информации каждый СК 5 формирует новое значение собственного ИГ: положительный при подтверждении работоспособности и готовности всех компонентов конкретной конфигурации вступить в работу и отрицательный при отсутствии такой готовности. В более сложном случае ИГ дополняется ПФЭ конфигурации.SS-1 initiates the first step of the cycle, where each SC 5, including DSC, erases the previous value of its readiness index (IS) and, upon special requests or without them, collects information about the technical condition of components 2 included in the configuration associated with this particular SK . It is understood that all components of the complex are either in the hot standby mode or in another mode that allows real-time or early determination of its performance, proper functioning, absence of failures, failures, etc. In addition, each SC 5 receives information about these components from assessment systems (CO) 6, which in the simplest case confirm (specify) the performance of components based on processing a priori data, the results of their functioning or test control in the complex or offline. In a more complex case, CO 6 is formed and transmitted to the appropriate SC 5 an estimate of a numerical indicator of functional efficiency (PFE) characterizing the achievable effect when implementing the corresponding configuration. Based on the collected information, each SC 5 forms a new value of its own IG: positive when confirming the health and readiness of all components of a specific configuration to enter operation and negative if there is no such readiness. In a more complex case, the IG is supplemented by the PFE configuration.

СС-2 инициирует второй шаг цикла, на котором все СК по какому-либо правилу разбиваются на пары и вступают в попарный арбитраж. Победителем признается СК с положительным ИГ и, если это предусмотрено, с более высоким ПФЭ. При равных условиях используется какое-либо дискриминирующее правило типа отдания предпочтения супервизору с меньшим порядковым номером. Затем по командам ДСК аналогичный арбитраж проводится между победителями арбитража первого, второго и т.д. уровней. Так осуществляется попарный иерархический арбитраж вплоть до выявления окончательного победителя.SS-2 initiates the second step of the cycle, in which all SCs, by some rule, are divided into pairs and enter into pairwise arbitration. The winner is the UK with a positive IG and, if provided, with a higher PFE. Under equal conditions, some kind of discriminatory rule is used, such as giving preference to a supervisor with a lower serial number. Then, according to DSC teams, a similar arbitration is conducted between the winners of the arbitration of the first, second, etc. levels. This is a pairwise hierarchical arbitration is carried out until the final winner is identified.

СС-3 инициирует третий шаг цикла, на котором СК, победивший в арбитраже, объявляет себя доминирующим, т.е. становится ДСК, начинает формировать СС для остальных СК и приступает к управлению КС 4, реализуя тем самым свою конфигурацию КО. При этом возможно использование данных, полученных предыдущими конфигурациями КО, а также буферной конфигурации для сглаживания переходных процессов между основными (конкурирующими) конфигурациями.SS-3 initiates the third step of the cycle, at which the IC, which won the arbitration, declares itself dominant, i.e. becomes a DSC, begins to form a SS for the remaining SCs and proceeds to control CS 4, thereby realizing its configuration of QoS. In this case, it is possible to use the data obtained by previous QoS configurations, as well as the buffer configuration to smooth transients between the main (competing) configurations.

СС-4 инициирует четвертый шаг цикла, на котором вновь созданная конфигурация КО осуществляет функционирование в соответствии с предназначением объекта.SS-4 initiates the fourth step of the cycle, in which the newly created configuration of the QoS operates in accordance with the purpose of the object.

По истечении определенного срока ДСК формирует СС-1 для начала нового цикла.After a certain period of time, DSC forms SS-1 to start a new cycle.

С целью увеличения оперативности системы четвертый шаг цикла может совмещаться по времени с первыми тремя шагами в различных сочетаниях, а также возможны частично асинхронные действия различных СК.In order to increase the efficiency of the system, the fourth step of the cycle can be combined in time with the first three steps in various combinations, and partially asynchronous actions of various SCs are also possible.

При обнаружении отказа или неправильного функционирования компонентов, участвующих в работе актуальной конфигурации КО, ДСК инициирует внеочередной СС-1. Кроме того, все СК используют таймер для отслеживания ритмичности работы системы. Задержка получения очередного СС от ДСК, превышающая некоторый заданный уровень, интерпретируется как отказ или сбой ДСК, и первый обнаруживший задержку СК берет на себя функции ДСК и формирует СС-1.If a failure or malfunctioning of the components involved in the operation of the current QoS configuration is detected, the DSC initiates an extraordinary SS-1. In addition, all SCs use a timer to track the rhythm of the system. The delay in receiving the next SS from the DSC, exceeding a certain predetermined level, is interpreted as a failure or malfunction of the DSC, and the first SC that detects the delay takes over the DSC functions and generates SS-1.

Влияние отказов и/или неправильного функционирования компонентов КО сводится к следующему. Неисправности компонентов, не используемых в актуальной конфигурации, никак не влияют на работу комплекса и функционирование объекта в целом. Их наличие приводит лишь к сокращению числа потенциальных победителей арбитража. При возникновении неисправностей компонентов актуальной конфигурации время восстановления не превышает период цикличности работы системы управления избыточностью. При этом, если среди возможных конфигураций КО имеется хотя бы одна с положительным ИГ, то она будет реализована, и КО в целом сохранит работоспособность. Таким образом, неисправности компонентов КО в процессе функционирования объекта будут накапливаться до исчезновения последней его работоспособной конфигурации.The effect of failures and / or improper functioning of the components of the QoS is as follows. Malfunctions of components not used in the current configuration do not affect the operation of the complex and the functioning of the object as a whole. Their presence only leads to a reduction in the number of potential winners of the arbitration. In case of malfunctions of the components of the current configuration, the recovery time does not exceed the period of cyclic operation of the redundancy management system. Moreover, if among the possible configurations of the QoS there is at least one with a positive IG, then it will be implemented, and the Qo as a whole will remain operational. Thus, malfunctions of the components of the QoS during the operation of the object will accumulate until the disappearance of its last operational configuration.

Промышленная применимость Наиболее успешно заявленные способ автоматического управления неоднородной избыточностью комплекса оборудования и устройство для его реализации промышленно применимы в контрольно-измерительных и управляющих комплексах широкого назначения и могут использоваться для создания перспективных отказоустойчивых интегрированных комплексов бортового оборудования подвижных объектов и комплексов автоматизированного управления функционированием производственных и энергетических объектов с целью обеспечения их безотказности и безопасности функционирования.Industrial applicability The most successfully declared method for the automatic control of heterogeneous redundancy of a complex of equipment and a device for its implementation are industrially applicable in control and measuring and control complexes of a wide range of applications and can be used to create promising fault-tolerant integrated complexes of on-board equipment of moving objects and complexes of automated control of the functioning of production and energy facilities in order to ensure and x reliability and safety of operation.

Источники информацииInformation sources

1. ГОСТ Ρ ИСО/МЭК 19762-1-2011. Информационные технологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных (АИСД). Гармонизированный словарь. Часть 1. Общие термины в области АИСД. - введ. 2011 - 05 - 30. - М.: Стандартинформ, 2012. -36 с.1. GOST Ρ ISO / IEC 19762-1-2011. Information Technology. Technologies of automatic identification and data collection (AISD). Harmonized Dictionary. Part 1. General terms in the field of AISD. - enter 2011 - 05 - 30. - M .: Standartinform, 2012. -36 p.

2. Тарасов А.А. Функциональная реконфигурация отказоустойчивых систем. - М.: Логос, 2012, ISBN: 978-5-98704-654-8.2. Tarasov A.A. Functional reconfiguration of fault tolerant systems. - M .: Logos, 2012, ISBN: 978-5-98704-654-8.

3. Ояла П., Лаканиеми А. Система и способ управления избыточностью, патент RU 2415482 С2, Бюл. №9 от 27.03.2011.3. Oyala P., Lakaniemi A. System and method for managing redundancy, patent RU 2415482 C2, Bull. No 9 on 03/27/2011.

4. Клепиков В.И. Отказоустойчивость распределенных систем управления. – М.: Изд. Золотое сечение, 2014.4. Klepikov V.I. Fault tolerance of distributed control systems. - M.: Publishing. Golden ratio, 2014.

5. Кулик А.С, Гавриленко О.И. Обеспечение отказоустойчивости систем управления статически неустойчивыми динамическими объектами // Успехи современной радиоэлектроники. – М.: Радиотехника. 2004. №2.5. Kulik A.S., Gavrilenko O.I. Ensuring fault tolerance of control systems for statically unstable dynamic objects // Successes in modern radio electronics. - M .: Radio engineering. 2004. No2.

6. Обеспечение отказоустойчивости, http://www.bezzhd.ru/927_analiz_zaschischennosti/obespechenie_otkazoustojchivosti6. Providing fault tolerance, http://www.bezzhd.ru/927_analiz_zaschischennosti/obespechenie_otkazoustojchivosti

7. Фирсов Г.В. Метод обеспечения отказоустойчивости вычислений масштабируемых сетевых бортовых вычислительных систем // Журнал «Труды МАИ», Вып. 25.7. Firsov G.V. Method for ensuring fault tolerance of scalable network on-board computer systems calculations // Journal of MAI Transactions, Issue. 25.

8. Белоусов Ю.А. Отказоустойчивые бортовые вычислительные системы. Классификация и оценка технических характеристик // Авиакосмическое приборостроение. 2004. №11. С. 17-24.8. Belousov Yu.A. Fail-safe on-board computing systems. Classification and evaluation of technical characteristics // Aerospace Instrumentation. 2004. No. 11. S. 17-24.

9. Аверьянов И.Н, Буков В.Н., Бронников A.M., Кушнир А.Л., Сельвесюк Н.И. Циклический способ локализации неконтролируемых множественных отказов технических систем в процессе их функционирования и устройство для его реализации. Патент RU 2557441 С2, Бюл. №20 от 20.07.2015.9. Averyanov I.N., Bukov V.N., Bronnikov A.M., Kushnir A.L., Selvesyuk N.I. A cyclic method for localizing uncontrolled multiple failures of technical systems in the process of their functioning and a device for its implementation. Patent RU 2557441 C2, Bull. No. 20 dated 07/20/2015.

10. Boldyrev S., Chernyshov V., Nickolaev D., Ksenofontov V., Antonets C. Determination of functional efficiency of an airborne integrated navigation system for the purpose of reconfiguration of it in flight // Proc. of The 4th European conference for aero-space sciences, Saint Petersburg, Russia, Report 818-1245-1-RV, 2011.10. Boldyrev S., Chernyshov V., Nickolaev D., Ksenofontov V., Antonets C. Determination of functional efficiency of an airborne integrated navigation system for the purpose of reconfiguration of it in flight // Proc. of The 4th European conference for aero-space sciences, Saint Petersburg, Russia, Report 818-1245-1-RV, 2011.

Claims (5)

1. Способ автоматического управления неоднородной избыточностью комплекса оборудования (КО), включающий контроль технического состояния КО и оперативный выбор его работоспособных компонентов, отличающийся тем, что в составе КО по числу N заранее предусмотренных вариантов конкурентоспособных конфигураций с помощью специальных аппаратных или программных модулей, называемых супервизорами конфигурирования, осуществляют периодический мониторинг технического состояния компонентов КО путем опросов средств встроенного контроля каждого компонента при наличии таковых и устройств локализации отказов технических систем, на основе анализа собранной информации супервизоры формируют индекс готовности, который может принимать два значения: положительное - данная конфигурация реализуема, и отрицательное - данная конфигурация не может быть реализована, на основе индексов готовности супервизоры осуществляют арбитраж конфигураций КО за право реализации, супервизор, победивший по результатам арбитража, до окончания цикла реализует свою конфигурацию КО.1. A method for automatically controlling the heterogeneous redundancy of a complex of equipment (QoS), including monitoring the technical condition of the QoS and the operational selection of its workable components, characterized in that in the QoS, according to the number N of pre-defined competitive configurations, using special hardware or software modules called supervisors configuration, carry out periodic monitoring of the technical condition of the components of the TO by interviewing the means of built-in control of each component, if any, and devices for localizing failures of technical systems, based on the analysis of the information collected, the supervisors form a readiness index that can take two values: positive - this configuration is realizable, and negative - this configuration cannot be implemented, based on readiness indices, supervisors arbitrate QoS configurations for the right to implement, the supervisor who won by the results of the arbitration will implement his QoS configuration before the end of the cycle. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью выявления конфигурации не только с положительным индексом готовности, но и с предпочтительными технико-экономическими характеристиками, помимо индексов готовности супервизоры конфигурирования формируют и используют при арбитраже показатели функциональной эффективности (ПФЭ) для каждой конфигурации КО.2. The method according to p. 1, characterized in that in order to identify the configuration not only with a positive availability index, but also with the preferred technical and economic characteristics, in addition to the availability indices, configuration supervisors form and use functional efficiency indicators (PFE) for each arbitration KO configurations. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения бесконфликтности перехода от одной конфигурации КО к другой используются дополнительные буферные конфигурации КО.3. The method according to p. 1, characterized in that to ensure a conflict-free transition from one QoS configuration to another, additional buffer QoS configurations are used. 4. Устройство для реализации способа автоматического управления неоднородной избыточностью комплекса оборудования по п. 1, содержащего совокупность разнородных компонентов, некоторые из которых могут содержать средства встроенного контроля и возможно резервированную коммутационную систему, отличающееся тем, что в него дополнительно введены специальные аппаратные или программные модули, называемые супервизорами конфигурирования.4. A device for implementing a method for automatically controlling the heterogeneous redundancy of a complex of equipment according to claim 1, comprising a plurality of heterogeneous components, some of which may contain built-in controls and possibly a redundant switching system, characterized in that special hardware or software modules are additionally introduced into it, called configuration supervisors. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что содержит возможно резервированную систему оценивания работоспособности компонентов и функциональной эффективности соответствующих конфигураций.5. The device according to p. 4, characterized in that it contains a possibly redundant system for assessing the health of components and the functional effectiveness of the respective configurations.
RU2016124965A 2016-06-22 2016-06-22 Method of automatic control of non-uniform redundancy of the equipment complex and device for its implementation RU2646769C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016124965A RU2646769C2 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Method of automatic control of non-uniform redundancy of the equipment complex and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016124965A RU2646769C2 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Method of automatic control of non-uniform redundancy of the equipment complex and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016124965A RU2016124965A (en) 2017-12-27
RU2646769C2 true RU2646769C2 (en) 2018-03-07

Family

ID=61568660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016124965A RU2646769C2 (en) 2016-06-22 2016-06-22 Method of automatic control of non-uniform redundancy of the equipment complex and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2646769C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU8135U1 (en) * 1998-01-22 1998-10-16 Алексей Геннадьевич Окуличев MULTI-PROCESSOR COMPUTER FOR OBJECT MANAGEMENT IN REAL TIME
RU2182350C1 (en) * 2000-10-18 2002-05-10 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого Method for controlling technical condition of complex systems
RU2413975C2 (en) * 2008-11-17 2011-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт авиационного оборудования Method and computing system for fault-tolerant processing of information of aircraft critical functions
RU2557441C2 (en) * 2012-11-19 2015-07-20 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" (Фгбу "Фаприд") Cyclic method of localising uncontrolled multiple failures of engineering systems during operation thereof and apparatus therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU8135U1 (en) * 1998-01-22 1998-10-16 Алексей Геннадьевич Окуличев MULTI-PROCESSOR COMPUTER FOR OBJECT MANAGEMENT IN REAL TIME
RU2182350C1 (en) * 2000-10-18 2002-05-10 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого Method for controlling technical condition of complex systems
RU2413975C2 (en) * 2008-11-17 2011-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт авиационного оборудования Method and computing system for fault-tolerant processing of information of aircraft critical functions
RU2557441C2 (en) * 2012-11-19 2015-07-20 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Федеральное Агентство По Правовой Защите Результатов Интеллектуальной Деятельности Военного, Специального И Двойного Назначения" (Фгбу "Фаприд") Cyclic method of localising uncontrolled multiple failures of engineering systems during operation thereof and apparatus therefor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016124965A (en) 2017-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Di et al. Logaider: A tool for mining potential correlations of hpc log events
EP3101546B1 (en) Providing failover control on a control system
US20160099886A1 (en) Master baseboard management controller election and replacement sub-system enabling decentralized resource management control
CN105204952B (en) A kind of multi-core operation System Fault Tolerance management method
CN104598341B (en) For determining the method and system of the location of fault between interconnection/controller
Nguyen et al. Dependability and security quantification of an internet of medical things infrastructure based on cloud-fog-edge continuum for healthcare monitoring using hierarchical models
CN110442073B (en) Logical judgment method for redundant airplane management computer MIO board channel fault
CN107506261A (en) Adapt to the cascade fault-tolerance processing method of CPU, GPU isomeric group
CN103246242B (en) Plant supervisory controls device and Plant supervisory control method
CN109828449A (en) A kind of triplication redundancy control calculating voting system and method
Ageev et al. Supervisory control method for redundant technical systems
DE112015001283T5 (en) Fault toleration systems and methods of using them
Angarita Responsible objects: Towards self-healing internet of things applications
RU2646769C2 (en) Method of automatic control of non-uniform redundancy of the equipment complex and device for its implementation
Kumar et al. Performance analysis of a computer system with imperfect fault detection of hardware
Johansson et al. Heartbeat bully: failure detection and redundancy role selection for network-centric controller
US20100162269A1 (en) Controllable interaction between multiple event monitoring subsystems for computing environments
JP2011175513A (en) Fault management system and method
CN115408240B (en) Redundancy system active-standby method, redundancy system active-standby device, redundancy system active-standby equipment and redundancy system storage medium
CN109491842A (en) The signal pairing that module for failure safe computing system extends
RU107753U1 (en) MICROPROCESSOR SYSTEM OF CENTRALIZATION AND AUTOMATIC BLOCKING IN RAILWAY TRANSPORT
Malik et al. Profit Analysis of a Computer System with H/W Repair and S/W replacement
Kanaev et al. Model of the synchronization network functioning process in the context of intellectualization of network control functions
Zaitseva et al. Estimation of a healthcare system based on the importance analysis
JP2015219896A (en) Cloud control system provided with plurality of arithmetic servers, scheduling method of control program of the same and redundancy method of the plurality of arithmetic servers