In this paper, a voltage control system for a PMSM motor based on the QZSDMC converter is proposed, which allows operation in both buck and boost modes as a possible method to make the drive resistant to power grid voltage sags. The authors presented a method for measuring and transforming the output voltage from QZS, enabling the use of a PI controller to control the voltage supplied to the DMC converter. The publication includes simulation and experimental studies comparing the operation of a PMSM motor powered by DMC and the proposed QZSDMC with voltage control. Simulation studies confirm the drive with QZSDMC resistance to voltage sags up to 80% of the rated value. Experimental studies demonstrate the correct operation of PMSM even with a power grid voltage amplitude equal to 40% of the rated value.
Asignificant rise in Artificial Intelligence (AI) has impacted many applications around us, so much so that AI has now been increasingly used in safety-critical applications. AI at the edge is the reality, which means performing the data computation closer to the source of the data, as opposed to performing it on the cloud. Safety-critical applications have strict reliability requirements; therefore, it is essential that AI models running on the edge (i.e., hardware) must fulfill the required safety standards. In the vast field of AI, Deep Neural Networks (DNNs) are the focal point of this survey as it has continued to produce extraordinary outcomes in various applications i.e. medical, automotive, aerospace, defense, etc. Traditional reliability techniques for DNNs implementation are not always practical, as they fail to exploit the unique characteristics of the DNNs. Furthermore, it is also essential to understand the targeted edge hardware because the impact of the faults can be different in ASICs and FPGAs. Therefore, in this survey, first, we have examined the impact of the fault in ASICs and FPGAs, and then we seek to provide a glimpse of the recent progress made towards the fault-tolerant DNNs. We have discussed several factors that can impact the reliability of the DNNs. Further, we have extended this discussion to shed light on many state-of-the-art fault mitigation techniques for DNNs.
PL
Znaczący rozwój sztucznej inteligencji (SI) wpływa na wiele otaczających nas aplikacji, do tego stopnia, że SI jest obecnie coraz częściej wykorzystywana w aplikacjach o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa. Sztuczna inteligencja na brzegu sieci (Edge) jest rzeczywistością, co oznacza wykonywanie obliczeń na danych bliżej źródła danych, w przeciwieństwie do wykonywania ich w chmurze. Aplikacje o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa mają wysokie wymagania dotyczące niezawodności; dlatego ważne jest, aby modele SI działające na brzegu sieci (tj. sprzęt) spełniały wymagane standardy bezpieczeństwa. Z rozległej dziedziny sztucznej inteligencji, głębokie sieci neuronowe (DNN) są centralnym punktem tego badania, ponieważ nadal przynoszą znakomite wyniki w różnych zastosowaniach, tj. medycznych, motoryzacyjnych, lotniczych, obronnych itp. Tradycyjne techniki niezawodności implementacji w przypadku DNN nie zawsze są praktyczne, ponieważ nie wykorzystują unikalnych cech DNN. Co więcej, istotne jest również zrozumienie docelowego sprzętu brzegowego, ponieważ wpływ usterek może być różny w układach ASIC i FPGA. Dlatego też w niniejszym przeglądzie najpierw zbadaliśmy wpływ usterek w układach ASIC i FPGA, a następnie staramy się zapewnić wgląd w ostatnie postępy poczynione w kierunku DNN odpornych na błędy. Omówiliśmy kilka czynników, które mogą wpływać na niezawodność sieci DNN. Ponadto rozszerzyliśmy tę dyskusję, aby rzucić światło na wiele najnowocześniejszych technik ograniczania błędów w sieciach DNN.
Wireless sensor networks (WSNs) are ad hoc and self-configuring networks having the possibility that any sensor node can connect or leave the network. With no central controller in WSN, wireless sensor nodes are considered responsible for data routing in the networks. The wireless sensor nodes are very small in size and have limited resources, therefore, it becomes difficult to recharge or replace the battery of the sensor nodes at far places. The present study focused on reducing the battery consumption of the sensor nodes by the deployment of the newly proposed Fault Tolerance Multipath Routing Protocol (MRP-FT) as compared with the existing Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol under particle swarm optimisation based fault tolerant routing (PSO-FT) technique. The proposed algorithm of MRP-FT-based on the dynamic clustering technique using Boltzmann learning of the neural network and the weights were adjusted according to the area of networks, number of nodes and rounds, the initial energy of nodes (E0), transmission energy of nodes (d
Reliability of power converter in the electric drivetrain of a vehicle can be a criterion for the comparison of various converter topologies, cooling system designs and control strategies. Therefore, reliability prediction is important for the design and control of vehicles. This paper presents an approach for quantitative evaluation of the reliability of converters for multiphase motor drives for electric vehicles (EVs) after considering the driving cycle. This paper provides a good background of reliability quantification so that it is easy to extend the presented approach to other applications. The models of subsystems have been selected to have excellent computational efficiency with good accuracy which is necessary for simulating long driving cycles. A simple vehicle model is used to obtain the traction motor torque demand for various points of the driving cycle. A multiphase interior permanent magnet synchronous motor has been used for traction motor. The operating voltage and currents of the motor are found using maximum torque per ampere (MTPA) control of IPMSM. The analytical loss calculation has been used to find the losses of switching devices of the converter. A thermal model of silicon carbide (SiC) MOSFET has been used to calculate junction temperature from the losses. The model developed here gives the failure rate and mean time between failures (MTBF) of switching devices of the inverter, which can be used to determine the failure rate. The model has been used to find the transition probabilities of a Markov model which can be used to quantify the reliability of converters of multiphase electric drives.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The publication of the pivotal state machine replication protocol PBFT laid the foundation for a body of BFT protocols. We introduce a probabilistic model for evaluating BFT protocols in the presence of dynamic link and crash failures. The model is derived from the communication pattern, facilitating an adaptation to other protocols. The state of replicas is captured and used to derive the success probability of the protocol execution. To this end, we examine the influence of link and crash failure rates as well as the number of replicas. A comparison in protocol behavior of PBFT, Zyzzyva and SBFT is performed.
This paper is a case study of the development of a localization and positioning subsystem of an Automated Guided Vehicle-based transportation system. The described system uses primarily RFID markers for localization. In some deployments, those markers occasionally fail, mostly due to being crushed by cargo platforms operated by a human or due to internal defects. Those failures are not common enough to warrant switching from markerbased localization to a more sophisticated technique, but they require additional effort from maintenance staff. In this case study, we present our solution to this problem – a self-tuning algorithm that is able to detect marker failures and, in most cases, keep the system operational. The paper briefly discusses business circumstances under which such a solution is reasonable and then describes in detail the entire technical process, including data acquisition, verification, algorithm development and finally, the result of deploying the system in production.
PL
Ten artykuł opisuje studium przypadku rozwoju podsystemu lokalizacji i pozycjonowania w systemie opartym na wózkach samojezdnych. Opisywany system używa markerów RFID w celu lokalizacji wózków. Markery te w niektórych wdrożeniach okazjonalnie ulegają uszkodzeniom – najczęściej mechanicznym, ze względu zgniecenia powstałe w wyniku przejechania przez platformę z ładunkiem kierowaną przez człowieka lub też wewnętrzne defekty. Uszkodzenia te występują na tyle rzadko, że nie uzasadniają zmiany sposobu lokalizacji na bardziej zaawansowany, jednakże wymagają dodatkowego wysiłku od kadry zajmującej się utrzymaniem ruchu. W tym studium przypadku opisane zostało rozwiązanie przyjęte w firmie Octant – samostrojący się algorytm wykrywający uszkodzenia markerów, w przypadku typowych uszkodzeń umożliwiający kontynuację pracy systemu. Publikacja ogólnie opisuje sytuację biznesową w której zastosowanie takiego rozwiązania jest racjonalne, a następnie opisuje szczegóły techniczne podsystemów odpowiedzialnych za ruch i pozycjonowanie pojazdu – zarówno fizycznych, jak i w zakresie oprogramowania – oraz uzasadnienia dla podjętych decyzji technicznych.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The consensus is a central problem of fault-tolerant distributed computing. Unfortunately, solving such a problem is impossible in asynchronous distributed systems prone to process failures. To circumvent this impossibility (known as FLP impossibility result) in a deterministic way, on top of asynchronous distributed systems enriched with additional assumptions, several protocols have been proposed. Actually, to solve the Byzantine Consensus problem, with a deterministic manner, in systems where at most t processes may exhibit a Byzantine behavior, two approaches have been investigated. The first relies on the addition of synchrony, called Timer-Based, while the second, called Time-Free, is based on the pattern of message exchange. This paper shows that both types of assumptions are not antagonist and can be combined to solve authenticated Byzantine consensus. The combined assumption considers a correct process pi, called ⋄〈t + 1〉-BW, and a set X of t+1 correct processes (including pi itself) such that, eventually, for each query broadcasted by a correct process pj of X, pj receives a response from pi ∈ X among the (n – t) first responses to that query or both links connecting pi and pj are timely. Based on this combination, a simple hybrid authenticated Byzantine consensus protocol benefiting from the best of both worlds is proposed. As a matter of fact, although numerous hybrid protocols have been designed for the consensus problem in the crash model, this is, to our knowledge, the first hybrid deterministic solution to the Byzantine consensus problem.
The complexity of control algorithms and their vulnerability to disturbances and failures are the main problems that restrict the operations of multi-legged mobile robots in more complex environments. In this paper, a multiple extended state observer (ESO) based control strategy is proposed to achieve stable tilt angle control for quadruped robots under the influence of disturbances and actuator failures. By treating the multiple legs as parallel control objects, more ESOs were added to improve the disturbance rejection ability of the linear active disturbance rejection control (LADRC). Correlation of interactive information about the legs is realized by the synthesis of multiple ESO information. Based on LADRC, this method has the advantages of easy parameter tuning, good robustness, and strong ability to cope with interference and fault conditions. A control system reliability evaluation method was proposed. The reliability and control performance of the multi-ESO based control system under leg stuck failure conditions were systematically analyzed. Simulation and experimental results for the level adjustment control system of a quadruped robot are provided to verify the disturbance rejection ability, feasibility and practicability of the proposed multi-ESO based control method.
PL
Złożoność algorytmów sterowania oraz ich brak odporności na zakłócenia i uszkodzenia to główne czynniki ograniczające pracę wielonożnych robotów mobilnych w bardziej złożonych środowiskach. W przedstawionym artykule zaproponowano strategię sterowania wykorzystującą kilka obserwatorów stanu rozszerzonego (ESO), która pozwala na uzyskanie stabilnego kąta pochylenia robota czworonożnego w warunkach zakłóceń i uszkodzeń siłowników. Traktując każdą z nóg jako równorzędny obiekt sterowania, dodano dodatkowe ESO, co pozwoliło na poprawienie zdolności algorytmu liniowego aktywnego tłumienia zakłóceń (LADRC) do kompensacji (tłumienia) tych ostatnich. Interaktywne informacje dotyczące poszczególnych nóg korelowano poprzez syntezę danych z ESO. Zaletami omawianej metody opartej na LADRC są: łatwość dostrajania parametrów, wysoka niezawodność oraz bardzo dobra zdolność do radzenia sobie z zakłóceniami i uszkodzeniami. Zaproponowano także metodę oceny niezawodności systemu sterowania. Analizowano niezawodność i wydajność systemu opartego na kilku ESO w warunkach awarii wywołanej zablokowaniem nóg robota. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych systemu sterowania regulacją poziomu robota czworonożnego, które pozwalają zweryfikować zdolność proponowanej metody do tłumienia zakłóceń, a także możliwość jej praktycznego zastosowania.
As a result of the development of modern vehicles, even higher accuracy standards are demanded. As known, Inertial Navigation Systems have an intrinsic increasing error which is the main reason of using integrating navigation systems, where some other sources of measurements are utilized, such as barometric altimeter due to its high accuracy in short times of interval. Using a Robust Kalman Filter (RKF), error measurements are absorbed when a Fault Tolerant Altimeter is implemented. During simulations, in order to test the Nonlinear RKF algorithm, two kind of measurement malfunction scenarios have been taken into consideration; continuous bias and measurement noise increment. Under the light of the results, some recommendations are proposed when integrated altimeters are used.
W artykule przedstawiono metody detekcji błędów w czasie pracy systemu informatycznego. Wskazano, że techniki unikania błędów powinny być wspomagane przez narzędzia sprzętowe i programowe. W pracy zaproponowano strategię tolerowania błędów w czasie pracy systemu informatycznego. Opisano w jaki sposób identyfikuje się obszary problemowe oraz jak na ich podstawie określić można cele związane z ograniczeniem występowania błędów.
EN
This article presents methods of detecting errors in computer science systems during their work. It shows, that techniques of avoiding errors should be supported by program tools and processing equipment. Article offers : strategy of tolerating errors in computer science systems, describes how to find problematic areas and suggest how to define targets, that could eliminate appearing errors.
Due to the separation of magnetic field, electrical isolation and thermal isolation, motor drives possess a high fault-tolerance characteristic. In this paper, comparative study of mutual inductance between the proposed segmented rotor switched reluctance motor (SSRM) and the conventional switched reluctance motor (SRM) is carried out first, illustrating that the proposed SSRM has less mutual inductance between phases than the conventional SRM. In addition, if winding faults or power converter faults lead to phase failure, a comparative analysis on fault-tolerant performance under phase failure condition between the proposed SSRM and the conventional SRM is simulated in detail using the finite element method (FEM). Simulation results reveal that dynamic performance of the proposed SSRM, including output torque and phase current, is better than that of the conventional SRM. That is, the capacity of operating with the fault under phase failure condition in the proposed SSRM is superior to that in the conventional SRM.
Design and operation methods of automated systems that tolerate measurement track damage are presented. This type of structure for feed water control systems in the drum boilers is described. The study presents a concept of an FTC (Fault Tolerant Control) system in the regulation system of the water level inside a drum. The creation and examination of partial models for the diagnostic system are described. Analytical redundancy has been applied in the presented regulation system. The effects of diagnostics and fault tolerance on the values of reliability and power block operational safety indexes have been determined in the study. Moreover, regulation systems in use are described and backup structures have been developed in order to create a regulation system that would be resistant to fault of the measurement tracks.
PL
Przedstawiono sposób projektowania i działania układów automatyki tolerujących uszkodzenia torów pomiarowych. Opisano układ tego typu dla systemu regulacji zasilania w wodę kotła walczakowego. Praca przedstawia koncepcję systemu FTC (Fault Tolerant Control) w układzie regulacji poziomu wody w walczaku. Opisano sposób tworzenia i badań modeli cząstkowych dla systemu diagnostycznego. W opisywanym układzie regulacji zastosowano redundancję analityczną. W pracy określono wpływ diagnostyki i tolerowania uszkodzeń na wartości wskaźników niezawodności i bezpieczeństwa pracy bloku energetycznego. Opisano także stosowane układy regulacji i opracowano struktury rezerwowe, aby powstał układ regulacji odporny na uszkodzenia torów pomiarowych.
The presented paper deals with the calculation of space phasor trajectory of the magnetization current of induction machine supplied by a converter under open-phase fault. To explore possibilities to reduce the impact of failure on the function of the machine is a winding node connected to zero point. Under open phase fault it is another possibility to improve behavior of the two-phase operation. There is still to apply a circular rotating magnetic field to the machine by imposing a 60o phase shift between the stator currents of the two supplied stator windings.
The operation idea of fault tolerant control systems, has been presented in the paper. Protection and security layers applied in technical diagnostics associated with safety of control system, have been discussed. The automatic control system of a steam turbine power, has been described as an example of fault tolerant control system. A steam turbine is the main element of energy blocs forming a national energy system. Therefore, the turbine control systems require high reliability. The impact of diagnostics and fault tolerance on the values of reliability and safety coefficients of control systems, have been determined in the paper.
PL
Przedstawiono ideę działania układów automatyki tolerujących uszkodzenia. Omówiono warstwy zabezpieczeniowo ochronne stosowane w diagnostyce technicznej, związanej z bezpieczeństwem układów regulacji. Jako przykład układu regulacji tolerującego uszkodzenia torów pomiarowych, opisano układ regulacji mocy turbiny parowej. Turbiny takie stanowią podstawowy element bloków energetycznych, tworzących krajowy system energetyczny. Dlatego też, od układów regulacji turbin wymaga się dużej niezawodności. W pracy określono wpływ diagnostyki i tolerowania uszkodzeń na wartości wskaźników niezawodności i bezpieczeństwa układów automatyki.
The paper presents the result of an evaluation of the performance of different message broker system configurations, which lead to the construction of the specific architecture guidelines for such systems. The examples are provided for an exemplary middleware messaging server software - RabbitMQ, set in high availability - enabling and redundant configurations. Rabbit MQ is a message queuing system realizing the middleware for distributed systems that implements the Advanced Message Queuing Protocol. The scalability and high availability design issues are discussed and the possible cluster topologies and their impact is presented. Since HA and performance scalability requirements are in conflict, scenarios for using clustered RabbitMQ nodes and mirrored queues are interesting and have to be considered with specific workloads and requirements in mind. The results of performance measurements for some topologies are also reported in this article.
PL
W pracy przedstawiono wyniki oceny wydajności różnych konfiguracji systemów spełniających rolę rozdzielacza wiadomości (Message Broker), które prowadzą do wyznaczenia konkretnych wytycznych architektonicznych dla takich systemów. Przykład zrealizowano przy użyciu przykładowego oprogramowania serwera komunikacyjnego middleware – RabbitMQ, zestawionego w konfiguracji wysokiej dostępności. RabbitMQ jest systemem kolejkowania wiadomości, który realizuje funkcje pośredniczące (ang. middleware) dla systemów rozproszonych, używając do tego zadania zaawansowanych protokołów kolejkowania wiadomości. W artykule omówiono zagadnienia projektowe dotyczące skalowalności i wysokiej dostępności, jak również przedstawiono możliwe topologie klastrów i ich wpływ na zdefiniowane parametry działania. Ponieważ wymagania HA i skalowalność, a zatem wydajność, są w konflikcie, rozpatrywano scenariusze z różnym wykorzystaniem kolejek w pełni redundantnych oraz dublowanych. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów wydajności dla niektórych topologii, jak również konkluzje co do drogi do osiągnięcia optymalnej architektury.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Technologia bezprzewodowych sieci sensorowych pojawia się w wielu obszarach współczesnego życia. Ważną rolę w tej technologii odgrywają samoadaptacyjne protokoły poprzez które sieć reaguje na zachodzące w niej zmiany i uszkodzenia, dostosowuje się i efektywnie zarządza dostępnymi zasobami. W pracy przedstawiono analizę porównawczą istniejących rozwiązań w dziedzinie odpornych na uszkodzenia samoadaptacyjnych protokołów. Symulacje realizowano w środowisku OMNeT++.
EN
Wireless sensor network technology appears in many areas of today’s life. An important role in wireless sensor network technology plays self-adopting protocols by which network responds to changes and faults, adapts and effectively manages the available resource. In this paper the comparative analysis of existing solutions in a field of wireless fault tolerant self-adopting protocols is presented. In the research simulation environment OMNeT++ was used.
A Distributed Sensor Network (DSN) consists of a set of sensors that are interconnected by a communication network. DSN is capable of acquiring and processing signals, communicating, and performing simple computational tasks. Such sensors can detect and collect data concerning any sign of node failure, earthquakes, floods and even a terrorist attack. Energy efficiency and fault-tolerance network control are the most important issues in the development of DSNs. In this work, two methods of fault tolerance are proposed: fault detection and recovery to achieve fault tolerance using Bayesian Networks (BNs). Bayesian Network is used to aid reasoning and decision making under uncertainty. The main objective of this work is to provide fault tolerance mechanism which is energy efficient and responsive to network using BNs. It is also used to detect energy depletion of node, link failure between nodes, and packet error in DSN. The proposed model is used to detect faults at node, sink and network level faults (link failure and packet error). The proposed fault recovery model is used to achieve fault tolerance by adjusting the network of the randomly deployed sensor nodes based on of its probabilities. Finally, the performance parameters for the proposed scheme are evaluated.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper discuss the localization of one Unmanned Aerial Vehicle (UAV ) when a failure of its GPS occurs and will propose a new solution based on the information collected by the swarm to localize it. we propose here an architecture for localization of a UAV with GPS signal failure in three dimensions based only on the estimation made by one Well Known Position UAV equipped with radio source and an Omni Directional Vision (ODV).
PL
W artykule opisano metodę lokalizacji bezzałogowego pojazdu powietrznego w przypadku gdy wystąpi bład system GPS. Zaproponowano metodę trójwymiarowej lokalizacji bazującą na sygnale radiowym i metodzie ODV.
Let G1 and G2 be two simple graphs. The tensor product of G1 and G2, denoted by G1 × G2, has vertex set V (G1 × G2) = V (G1) × V (G2) and edge set E(G1 × G2) ={(u1, v1)(u2, v2) : u1u2 ∈ E(G1) and v1v2 ∈ E(G2)}. In this paper, we determine vulnerability parameters such as toughness, scattering number, integrity and tenacity of the tensor product of the graphs Kr(s) × Km(n) for r ≥ 3,m ≥ 3, s ≥ 1 and n ≥ 1, where Kr(s) denotes the complete r-partite graph in which each part has s vertices. Using the results obtained here the theorems proved in [Aygul Mamut, Elkin Vumar, Vertex Vulnerability Parameters of Kronecker Products of Complete Graphs, Information Processing Letters 106 (2008), 258–262] are obtained as corollaries.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper addresses a problem of increasing fault-tolerance of service-oriented systems built of RESTful web services. To solve such a problem, rollback-recovery protocol is proposed. The protocol employs known rollback-recovery techniques, however, it modifies and specially adjusts them for specific characteristics of the SOA systems. The paper includes a proof of safety property of the proposed protocol.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.