仿蜂群蜇敌的多层无缝防卫系统和高可靠冗余系统模型研究

基本信息
批准号:61463004
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:45.00
负责人:夏洪
学科分类:
依托单位:东华理工大学
批准年份:2014
结题年份:2019
起止时间:2015-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:扈延光,刘新华,王怀平,谢来福,李荃,孙友涛,吴和宇,李一渊
关键词:
系统可靠性仿蜂群防卫系统系统工程冗余系统
结项摘要

In our project, a theoretical model of a wasp-swarm-imitating system is proposed, based on observation of the wasp swarms' behavior of attacking enemies. the system has a characteristics that once its sub-system is attacked by intruders, other sub-systems will attack the intruders immediately.It is pointed that the swarm-imitating defense system have extensive prospect of application in disaster prevention, security systems, equipment protection and other security-related issues. Self-organizing models of multi-layer swarm-imitating defense system will be established; the ways ensuring seamless defense of every layer and seamless connection between layers after being attacking will be deduced; optimization algorithms that obtain maximum system efficiency or minimum system cost will be studied by arranging the number, positions, timing and behavior of sub-systems. Methods preventing self-failures of the systems that may cause error action of the system will be studied. We plan to manufacture the prototypes of anti-theft, firefighting and disaster prevention swarm-imitating systems, and use the prototypes to do experiments against destruction from robots, in order to inspect and verify our theoretical model. We created the principle of redundancy system, and the project will confirm that arbitrary-high reliability is feasible in these systems, mix of information from redundancy sub-systems can be avoided. The redundancy system has advantages over other redundancy system. The system can be used in various equipment and products. Reliability models and calculation formulas of will be deduced; faults monitor-diverter for the systems will be developed. We will manufacture some electric and electronic prototypes; and use them to do simulated faults experiments and accelerated life tests, in order to verify the redundancy models.

本项目根据对蜂群蜇敌行为的观察,提出仿蜂群蜇敌系统的理论模型,其特征是:任一子系统受攻击,引起其它子系统立即采取攻防行为。本项目指出这类系统在防灾、防盗、设备保护和其它安全事业诸方面有广泛应用前景;拟建立多层仿蜂群防卫系统的自组织模型,导出判断多层防卫区有无缝隙的算法,以及使系统受攻击后每层无缝化,层与层之间无缝化的方法;研究对子系统的数目、位置、工作时间和方式做优化配置,使系统效能最大化的算法。研究防范其自身故障导致系统误动的办法。制作仿蜂群蜇敌的防盗、防火、防灾和设备保护系统样机,用一些样机和机器人做对抗实验,对理论模型进行验证。提出仿蜂群蜇敌冗余系统的原理,证实它可以实现任意的可靠度,不会导致多路输出信号交混,与其它冗余系统相比有明显优点,且应用面广泛。推导其可修复系统的计算式,研制相关的故障监测切换器。制作电类实验样品,用模拟故障试验和加速寿命试验对冗余模型进行实验验证。

项目摘要

本项目以仿生学的思想,模拟蜂群受到攻击后群起蛰伤攻击者的特性,提出了仿蜂群蜇敌的防卫系统的理论模型。对该模型做了深入研究,并探索其多方面的应用前景。这方面的研究成果有:(1)构建了一类新型防卫系统的模型,其特征是:一个子系统受外界攻击,引起其它子系统很快采取报警或反击行为;该模型在防灾、防火、防盗系统和其它防卫系统方面有较好的应用前景。(2)提出并试验了多种方法,解决了这类系统因内部硬件和软件故障造成系统误报或误动的问题。(3)改进了防卫系统对入侵者定位的算法、节点优化布置的算法和用于探测的基于小波变换的滤波算法。(4)制作了仿蜂群蛰敌的防盗、防火系统的样机,并做了样机有效性实验,从而验证了该理论模型的正确性。这方面的成果可以用于提高各种防卫系统的效能。.本项目还建立了新型的高可靠性的冗余系统模型,进行了理论研究和实验验证。这方面的研究成果有:(1)提出了新型的基于切换开关组的冗余结构:一个系统中有多个冗余支路,每一冗余支路都配备一个故障切换开关,各切换开关之间相互通信;只要还有一个切换开关和一个冗余支路未出故障,则系统可以正常工作。因此,它比只有一个切换开关的冗余结构有更高的可靠度,又比并联冗余结构更节省器件寿命并且更为节能。(2)推导出了新型冗余结构的可靠度计算式。(3)研制了基于切换开关组的电机调速系统,并进行了多次人为故障实验,证明切换开关组能够按照设想的切换过程实现切换,初步证明了本项目的冗余系统在理论上是正确的,在工程上是可行的。(4)对样机做了较长时间的可靠性试验。(5)基于本项目的冗余结构,探索理论上能够实现任意可靠度的方法,从数学上加以证明。虽然并联冗余结构可以实现任意可靠度,但是本项目的冗余结构比并联冗余更为优越。这方面的成果可以用于提高多种机电类系统的可靠度,有较广泛的应用前景。.围绕本项目的研究目标,还做了其它一些研究并得到一些研究结果。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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