[发明专利]一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法

说明书

本发明公开了一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法。所述电磁脉冲电控单元冗余优化分配模型建立和优化，通过开始时候对电控单元执行任务和所需个数等初始数据确定，将热温备份实时容错冗余策略应用到电控单元设计中，然后按照功能执行模块的不同，构建电控单元电磁脉冲下的可靠性模型，最后通过优化算法，进行可靠性优化和冗余分配。将本发明应用到电控单元的设计中，能够提高电控单元在电磁脉冲下的可靠性，对电控单元一定程度上起到了保护作用，也同时将本发明提出的建模和优化方法应用到演化硬件的单元配置中，可以有效地保证演化过程的高可靠性，对电磁仿生学的发展具有重要作用。

技术领域

本发明涉及电磁脉冲系统可靠性领域，尤其涉及一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电子系统不断精密化，面对日益复杂的电磁环境和系统较弱的抗电磁干扰能力，对电子系统的抗电磁脉冲进行分析，成为了如今热门的课题。

目前大多数研究都是对电子系统的电磁损伤评估，并没有单独对电控单元进行损伤评估，更没有针对电磁脉冲损伤评估进行相应的电磁脉冲防护。在电磁环境下电控单元冗余策略影响着电控系统的可靠性，冗余数目的多少不仅跟经济性有关，而且影响着系统的可靠性。目前电控单元主要是围绕热备份策略，冷备份策略或者是主动策略进行运行，很少考虑其他混合策略应用到电控单元的运行中。

电磁仿生学是电磁脉冲防护的新技术。但是目前应用电磁仿生学进行电磁脉冲的可靠性分析时，更多地只是模糊讲述了建立的防护模型的状态并进行可靠性分析；或者重点研究了损伤后修复状态的过程，即演化修复过程，损伤后修复状态的冗余数目在初始状态如何进行设置和分配。电磁仿生应用，更多地研究在于演化修复能力的改善上，在完成某种功能基础上建立了一定粒度的VRC阵列电路，而没有考虑在电磁脉冲下可编程单元(PE)失效率不同和共因失效的问题，同时PE单元过多或过少地使用，不仅浪费资源而且影响电磁脉冲状态下的演化速度。

发明内容

为了保证电控单元在电磁脉冲环境下可靠运行，也为了电磁仿生学发展，考虑演化硬件PE单元冗余分配，对演化硬件高效地运行、更高的可靠性和更好地应用具有重要作用。

为了解决上述问题，提高电控单元电磁脉冲下的可靠性，本发明提出了一种电磁脉冲下的电控单元冗余优化分配模型建立和优化方法，具体包括以下步骤：

步骤1：确认电控单元的功能模块设计电路、功能模块设计所需要的个数及在电磁脉冲环境下功能模块工作和备份状态的失效率，方便电控单元冗余优化，从而能够保证电控单元在电磁脉冲环境下可靠运行；电控单元的功能模块有电源模块、ECU模块等，每个模块的电路设计需要考虑芯片选型和外围电路的电阻电容参数设计；

步骤2：提出使用热、温备份冗余机制的混合冗余策略，面对电控单元中复杂的电路，对电控单元电路进行简化，根据电控单元中功能的不同，将电控单元进行模块化划分；

步骤3：根据电控单元功能不同划分的串并联架构，进行电控单元可靠性模型的建立，以最大可靠度为目标函数，电控单元的冗余数量为约束条件进行电控单元模型的建立；

步骤4：提出量子自适应混沌粒子群优化算法应用到计算电控单元功能模块可靠度优化方法，合理增加功能模块的冗余数，进行冗余分配，提高电控单元的可靠性，该算法提出也增加了群体的多样性，避免算法陷入局部最优，加快收敛速度，改善优化精度。

进一步地，步骤2中，将电控单元假设成一个串并联模块，由m个子系统串行工作，每个子系统内包含了n_i(1≤n_i≤n)个并行运行或作为备份的组件。