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SRAM型FPGA多层级软错误防护技术研究进展

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：陈雷王卓立王硕周婧田春生庞永江北京微电子技术研究所

SRAM型FPGA由于其开发成本低、设计周期短、通用性广等一系列优点，被广泛应用于航天、军事、高能核物理和地面通信等领域，这些应用的特殊性对FPGA器件的抗辐射性能提出了额外的需求，研究SRAM型FPGA的软错误防护方法，进而提升系统靠... 详细信息

SRAM型FPGA由于其开发成本低、设计周期短、通用性广等一系列优点，被广泛应用于航天、军事、高能核物理和地面通信等领域，这些应用的特殊性对FPGA器件的抗辐射性能提出了额外的需求，研究SRAM型FPGA的软错误防护方法，进而提升系统靠性变得迫在眉睫。本文按硬件级别、系统级别和软件级别对各类抗辐射优化技术进行了概述，梳理了硬件防护、三模冗余、刷新、设计实现算法优化等主流技术，对各项技术的优势和劣势进行了分析，并阐述了使用原位容错方法作为补充技术，对三模冗余加刷新技术后的FPGA设计进行进一步加固的可行性和必要性。本文最后对机器学习技术在抗辐射优化中的应用探索做了总结和展望，并对基于强化学习的软件容错方法的架构进行了描述，以希望为进一步完善FPGA软件抗辐射措施提供技术支持，为抗辐射加固及相关领域的研究人员提供参考。

关键词： FPGA 单粒子效应三模冗余刷新技术原位容错软错误率

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高温合金短电弧辅助铣削表面完整性演化研究

机械工程学报 2024年第9期60卷 434-444页

作者：王湃白翌帆赵文祥张毅博刘志兵北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京计算机技术及应用研究所北京100854 北京动力机械研究所北京100074

短电弧铣削加工技术因低加工应力、低成本、高加工效率而被应用在镍基高温合金加工中。针对短电弧辅助精密铣削加工表面完整性演化规律不明的问题,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)等检测手段分析了重铸层的组织特性,开... 详细信息

短电弧铣削加工技术因低加工应力、低成本、高加工效率而被应用在镍基高温合金加工中。针对短电弧辅助精密铣削加工表面完整性演化规律不明的问题,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)等检测手段分析了重铸层的组织特性,开展正交铣削试验研究了精密铣削工艺参数对表面完整性的影响规律以及重铸层导致的铣削表面差异,探究了短电弧辅助精密铣削表面强化机制。结果表明,高温合金晶体在高温下破坏重组导致其组织变化形成重铸层,硬度降低34%,脆性增强;相同参数下短电弧辅助铣削表面表现出更高的粗糙度值(Ra=0.76μm)、更高的表面硬化率(47.8%)与更大的残余拉应力值(沿进给方向(X向)为241.5 MPa,垂直进给方向(Y向)为78 MPa)。加工表面硬化的主要机制是位错强化,通过引入核心平均取向差参数建立的显微硬度预测模型进一步拓展了表面完整性与晶体学特征的关系。

关键词：短电弧重铸层表面完整性显微硬度表面强化

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激光维持等离子体多物理场耦合模型与仿真

物理学报 2024年第2期73卷 202-215页

作者：张东荷雨刘金宝付洋洋清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

激光维持等离子体作为一种光照强度高、光谱范围宽、发光稳定的新型辐射光源,在光学检测(半导体晶圆检测)等领域具有重要的应用价值.本文回顾了激光维持等离子体研究的发展历程,介绍了其基本物理过程及数学描述方程,建立了基于多物理场... 详细信息

激光维持等离子体作为一种光照强度高、光谱范围宽、发光稳定的新型辐射光源,在光学检测(半导体晶圆检测)等领域具有重要的应用价值.本文回顾了激光维持等离子体研究的发展历程,介绍了其基本物理过程及数学描述方程,建立了基于多物理场耦合的二维流体模型.利用该模型研究了激光在等离子体中的传播过程,探讨了激光维持等离子体的初始演化过程、能量注入机制、稳态特性及不稳定性等关键问题.通过与高气压氙气等离子体实验结果对比,确定了仿真模型的有效性.相关仿真结果有助于深入理解激光维持等离子体的底层物理机制,为实现光源系统设计、多参数优化提供理论依据.

关键词：激光维持等离子体流体模型多物理场耦合辐射与输运

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基于统一流体模型的微放电数值仿真研究

物理学报 2024年第12期73卷 235-259页

作者：王震赵志航付洋洋清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

数值仿真技术已发展成为气体放电领域的重要研究手段,常用于研究揭示某一具体放电形式的微观物理过程.本文介绍了气体放电的统一流体模型,包括粒子的连续性方程、能量守恒方程及泊松(Poisson)方程,考虑阴极电子发射(二次电子、热电子发... 详细信息

数值仿真技术已发展成为气体放电领域的重要研究手段,常用于研究揭示某一具体放电形式的微观物理过程.本文介绍了气体放电的统一流体模型,包括粒子的连续性方程、能量守恒方程及泊松(Poisson)方程,考虑阴极电子发射(二次电子、热电子发射)、反应倍变与气体加热、阴极热传导等基本过程,可模拟得到包含盖革-米勒(Geiger-Müller)放电、汤森(Townsend)放电、辉光放电、电弧放电等各区域的完整伏安特性曲线.基于该模型,仿真得到的气体放电伏安特性曲线与已有文献结果一致,验证了该模型的正确性.在此基础上,对间距为400μm、气压分别为50和500 Torr(1 Torr≈133.322 Pa)的放电过程进行了具体研究,对比分析了不同气压条件下放电典型参量的分布特性.该模型实现了广域参数范围条件下的气体放电数值仿真,拓展了气体放电流体模型的应用范围,促进了对放电参数特性的系统性分析.

关键词：气体放电统一流体模型伏安特性汤森放电辉光放电电弧放电

局域分布式多功能一体化信号级博弈对抗仿真系统设计

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系统仿真学报 2024年

作者：李维谦杨天玉李宗阳陈建军南京电子技术研究所

未来战争的特征是体系化、一体化，现代化作战传感器电子设备已从单一功能向多功能一体化的方向转变，从单装对抗向体系对抗转变。为了研究区域内多个多功能一体化电子装备资源集约管控、自组织协同应用方式，构建了一种支持区域内多个... 详细信息

未来战争的特征是体系化、一体化，现代化作战传感器电子设备已从单一功能向多功能一体化的方向转变，从单装对抗向体系对抗转变。为了研究区域内多个多功能一体化电子装备资源集约管控、自组织协同应用方式，构建了一种支持区域内多个分布式多功能一体化电子装备开展协同作战/博弈对抗的信号级数字仿真系统。并针对博弈对抗仿真系统中多个装备工作模式不同、调度时序不同带来的仿真架构、仿真时序及节拍推进方式等仿真系统设计困难，提出一种“基于帧调度的变步长时间推进”与“独立事件驱动的时间推进”的联合时间推进机制，能够即保证每个装备每帧探测仿真数据的完整性，又能实现系统内多个装备按照自身的时序同时有序推进。仿真结果表明，该仿真系统能够实现对抗场景想定、博弈对抗仿真及结果显示，可为多功能一体化装备作战应用方式研究提供研究理论依据和试验平台支撑。

关键词：多功能一体化电子系统对抗仿真信号级仿真时间推进方式事件驱动

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低纹波空间可调高压电源设计

北京大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 195-202页

作者：陈佳黎邹鸿叶雨光北京大学空间物理与应用技术研究所北京100871

为了满足空间探测载荷(如质谱仪和能量粒子探测器等)对高压电源输出纹波的要求,设计一款小功率、低纹波、最大输出电压为10 kV的可调高压直流电源。设计中使用罗耶架构的逆变器和倍压整流电路,利用反馈回路,使纹波电压峰峰值小于2 V;使... 详细信息

为了满足空间探测载荷(如质谱仪和能量粒子探测器等)对高压电源输出纹波的要求,设计一款小功率、低纹波、最大输出电压为10 kV的可调高压直流电源。设计中使用罗耶架构的逆变器和倍压整流电路,利用反馈回路,使纹波电压峰峰值小于2 V;使用51系列单片机控制电源输出电压,监测电源的工作状态。除在原理设计方面降低输出电压纹波外,还提出其他降低输出电压纹波的措施。测试结果表明,所设计的高压电源具有输出电压稳定可调、纹波低的特点,可以满足空间探测载荷对高压电源的基本性能要求。

关键词：高压电源倍压整流低纹波可变输出单片机

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RaptorQ喷泉码编译码算法分析及优化

系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1440-1447页

作者：马梦宇罗长洲梁春瑞王杰北京控制与电子技术研究所北京100038 中国航天科工集团二院研究生院北京100854

RaptorQ喷泉码是喷泉码的最新研究成果,理论分析和仿真验证表明,RaptorQ喷泉码是性能最好的喷泉码,同时也是编译码复杂度最高的喷泉码。针对RaptorQ喷泉码编译码复杂度高这一问题,以国际标准RFC6330所设计的RaptorQ码编译码流程为基础,... 详细信息

RaptorQ喷泉码是喷泉码的最新研究成果,理论分析和仿真验证表明,RaptorQ喷泉码是性能最好的喷泉码,同时也是编译码复杂度最高的喷泉码。针对RaptorQ喷泉码编译码复杂度高这一问题,以国际标准RFC6330所设计的RaptorQ码编译码流程为基础,提出一种RaptorQ编译码算法的优化版本。新的编译码流程通过固定生成矩阵的方式提前计算好生成矩阵并存储,方便随时调用;通过提前列变换的方式规避多次寻找标准行和高斯消去操作,以及通过去稀疏化的方式,减少编译码过程中的矩阵乘法和异或运算。仿真比较优化前后的编译码算法,结果表明,优化后的RaptorQ码编译码流程能够在保证传输性能不变的同时,减少RaptorQ喷泉码编译码基本运算次数、缩短RaptorQ喷泉码编译码的时间,降低了编译码的计算复杂度,并保持了传输性能。

关键词：喷泉码 RaptorQ RFC6330 编译码算法

面向波浪发电优化控制的开关磁阻发电机四象限推力分配策略

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3670-3678页

作者：林泽川黄宣睿肖曦清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

直线开关磁阻发电机(LSRG)由于其成本低、可靠性高,十分适合直驱式波浪发电的应用场合。为了提升波浪能的捕获效率,波浪发电装置需要采取优化控制策略来主动地改变浮体-波浪间的相互作用,此类策略要求电机在全部四个象限下具备推力指令... 详细信息

直线开关磁阻发电机(LSRG)由于其成本低、可靠性高,十分适合直驱式波浪发电的应用场合。为了提升波浪能的捕获效率,波浪发电装置需要采取优化控制策略来主动地改变浮体-波浪间的相互作用,此类策略要求电机在全部四个象限下具备推力指令跟踪的功能。然而,现有的波浪发电LSRG往往工作在固定开通-关断角的模式下,无法满足这一要求。为此,该文提出一种基于优化推力分配函数的LSRG控制方案,以使电机在四象限下以最小的推力波动实现推力指令跟踪。提出考虑直流电压受限这一约束条件的优化推力分配函数,并进一步讨论其在四象限下的实现方案。搭建LSRG-永磁同步电机对拖实验平台以模拟实际波浪发电工况,在恒定速度、阻尼控制和谐振控制的运行条件下,验证了所提出控制方案的有效性。

关键词：波浪发电直线开关磁阻发电机推力波动抑制

基于最优动态功率补偿的先进绝热压缩空气储能一次调频控制策略

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高电压技术 2024年第6期50卷 2433-2441,I0001页

作者：崔森陈来军陈思源孙正堂梅生伟清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

随着大规模新能源接入电网,新型电力系统“低惯量、弱支撑”特征凸显,电网频率调节资源日益稀缺,系统频率稳定问题愈发严峻。先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具有容量大、寿命长等优... 详细信息

随着大规模新能源接入电网,新型电力系统“低惯量、弱支撑”特征凸显,电网频率调节资源日益稀缺,系统频率稳定问题愈发严峻。先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)具有容量大、寿命长等优势而受到广泛关注,但由于其储能和释能过程涉及气-热动态耦合过程,调频特性较为复杂,调频潜力还有待挖掘。因此,首先建立AA-CAES系统全工况动态仿真模型,进而基于期望频率动态曲线设计AA-CAES系统调频传递函数,优化目标传递函数关键参数,实现AA-CAES最小动态功率补偿下满足系统频率调节需求。最后通过仿真实验,验证了所提控制策略可优化AA-CAES调频容量的同时减小系统的稳态频率偏差与频率超调量,显著改善频率响应特性,为建设电网友好型AA-CAES电站提供技术支撑。

关键词：先进绝热压缩空气储能全工况动态建模功率补偿期望曲线频率调节调频容量