19668

۱۹۶۶۸

ارائه روشي براي مدل‌سازي و تحليل انتشار خطا در سيستم‌هاي هيبريد

كارشناسي ‌ارشد

نرم افزار

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۶/۳۱

دكتر محمد عبداللهي ازگمي

كامپيوتر

سيستم‌هاي هيبريد از دو بخش گسسته و پيوسته تشكيل شده‌اند. اين دو بخش به‌صورت مداوم با همديگر همكاري مي‌كنند. بخش فيزيكي اطلاعات محيطي را دريافت مي‌كند و به بخش رايانشي ارسال مي‌كند سپس بخش رايانشي با انجام محاسبات لازم، دستورات موردنياز را براي بخش فيزيكي ارسال مي‌كند و عملكرد آن‌ها را تغيير مي‌دهد. اين چرخه در سيستم‌هاي هيبريد تا اتمام هدف سيستم ادامه پيدا خواهد كرد. امروزه سيستم‌هاي هيبريد در حوزه‌هاي مختلفي ازجمله سلامت، حمل‌ونقل خودكار و زيرساخت‌هاي حياتي سازمان‌ها كاربرد فراواني دارند. با توجه به كاربرد حساس اين سيستم‌ها، وقوع خطا و عدم توجه به آن مي‌تواند منجر به خسارات جاني و مالي شود. در هر يك از مؤلفه‌هاي مختلف سيستم‌هاي هيبريد، يك يا چندين خطا مي‌تواند وجود داشته باشد و اين خطا‌ها در هرزماني مي‌توانند فعال شوند و اثرهاي آن به ساير مؤلفه‌ها منتشر شود و منجر به وقوع فاجعه گردد. به دليل حساس بودن كاربرد اين سيستم‌ها و پيچيده بودن ساختار آن‌ها لازم است قبل از ساخت و بهره‌برداري از سيستم، مدل انتشار خطاي آن طراحي شود و نحوه انتشار اثرهاي خطاي موجود در يك مؤلفه به ساير مؤلفه‌ها را مشاهده كرد. همچنين مي‌توان به شناسايي مؤلفه‌هاي حياتي و نقاط حساس سيستم پرداخت. بنابراين ارائه مدلي براي انتشار خطا در سيستم‌هاي هيبريد ضروري است. يك مدل خوب براي انتشار خطا در سيستم‌هاي هيبريد بايد داراي ويژگي‌هاي سادگي طراحي، مقياس‌پذيري، جامعيت و به‌صرفه ازنظر زماني باشد. در اين پايان‌نامه مدلي براي انتشار خطا در سيستم‌هاي هيبريد پيشنهاد شده است. با توجه به اين‌كه انتشار خطا بين مؤلفه‌هاي مختلف يك سيستم به دليل وابستگي داده‌اي و غيرداده‌اي بوده و همچنين ترتيب اجراي مؤلفه‌ها داراي اهميت است، در مدل ارائه‌شده بر اساس همبندي و رفتار سيستم، ابتدا گراف‌هاي سه‌گانه وابستگي داده‌اي، وابستگي غيرداده‌اي و ترتيب اجرايي استخراج مي‌شود. سپس عبارت‌هاي احتمالي مربوط به رفتار مؤلفه‌ها توسط مدل‌ساز در نظر گرفته مي‌شود. آنگاه با استفاده از قوانين تبديل گراف‌هاي سه‌گانه كه در اين پايان‌نامه ارائه شده است، يك مدل شبكه‌هاي فعاليت تصادفي (SAN) از سيستم استخراج مي‌گردد. درنهايت با تزريق خطاهاي مختلف در مدل سيستم، به مشاهده و ارزيابي سيستم پرداخته مي‌شود. در مقايسه با كارهاي پيشين انجام‌گرفته در اين حوزه، مدل پيشنهادي داراي ويژگي‌هاي جامعيت بالا به‌منظور اعمال بر روي هر سيستمي، مقياس‌پذيري بالاي مدل و سادگي طراحي بدون در نظر گرفتن جزييات فراوان سيستم است. نتايج نهايي شبيه‌سازي نشان مي‌دهند كه پس از طراحي سيستم و اجراي شبيه‌سازي مي‌توان به ارزيابي پارامترهاي مختلفي ازجمله رفتار خرابي يك مؤلفه در حضور و عدم حضور خطا در يك مؤلفه ديگر، احتمال خرابي مؤلفه در يك زمان خاص، قابليت اطمينان كل سيستم پرداخت.

1397/09/02

A method for modeling and analysis of fault propagation in hybrid systems

9/22/2019 12:00:00 AM

Hybrid systems consist of both discrete and continuous parts. These two parts work together continuously. The computational part receives environmental information, and then it sends the required commands to the physical section after performing the necessary calculations to modify their operations. This cycle will continue in hybrid systems until they reach their goal. Today, hybrid systems are widely used in a variety of areas, including health monitoring, automated transportation, and critical infrastructure of organizations. Occurrence of the failure in these systems can be harmful, due to the sensitivity of the application of these systems. In each of the various components of the hybrid system, there can be one or more faults, and at any time, these faults can be activated and their effects will be propagated to other components, and it will lead to catastrophic events. Due to the sensitivity of the application of these systems and the complexity of their structures, it is necessary to design a fault propagation model to observe the propagation of the effects of a fault in a component to other components, before the construction of the system. It is also possible to identify critical components of the system. Therefore, designing a model for fault propagation in hybrid systems is essential. The fault propagation model should have the following features: design simplicity, scalability, comprehensiveness, and time-saving. In this study, a fault propagation model for hybrid systems is presented. Fault propagation between the various components of a system is a result of data and non-data dependencies and the execution order of the components. In the proposed model, data dependency graph, non-data dependency graph and the execution order graph are extracted based on the system topology and behavior. Then the modeler considers the probabilistic terms related to the behavior of components. Then a model of stochastic activity networks is extracted using the graph conversion rules presented in this study. Finally, the system is monitored and evaluated by injecting various faults in the system model. Compared to previous works in this area, the proposed model has properties such as high-comprehensiveness for applying to any system, high scalability, and design simplicity. The final simulation results show that with this model we can evaluate various parameters such as the failure behavior of a component in the presence and absence of another component’s fault, the probability of the failure of the component at a specific time, the reliability of the entire system, and so on.