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          顺德路灯车出租, 顺德路灯车公司, 顺德路灯车出租公司    基于 N+N 冗余的容错控制分析方法?     1  基于 N+1 冗余和 N+N 冗余的容错控制比对分析前提:(1)电磁阀控制系统的路数大于 1。(2)只有一个电磁阀驱动开关管故障,即使说只有一路电磁阀控制系统故障。N+1 冗余方案:冗余一路电磁阀的驱动系统,优点是冗余硬件资源需求量小,不需要每一路电磁阀都进行驱动冗余。缺点是只能在 1 路电磁阀驱动发生故障时有效,对于多于 1 路的故障便没有办法实现故障的隔离和切换。故障后的程序控制较复杂。N+N 冗余方案:此方案实现的是电磁阀控制系统中驱动的全部冗余,无论发生的是单路故障还是多路故障都整个驱动隔离切换。控制思想比较简单。N+N 方案开关管(个)2+N  N+2  2N+4 隔离切换模块(个)N+1 方案开关管(个)3N  3  3N+3 隔离切换模块(个)2N  2N  4N 其中,N 表示电磁阀控制系统的路数,𝐷𝐷 ≥ 2, 𝐷𝐷 ∈ 𝐷𝐷∗。N+1 方案所用开关管和 N+N 方案的差值=(3N+3)-(2N+4)=N-1>0.即是说,N+1 方案所用开关管数多于 N+N 方案。N+1 方案所用隔离切换模块和 N+N 方案的差值=4N-6>0.即是说,N+1 方案所用隔离切换模块数多于 N+N 方案。比较以上两种方案,N+N 方案无论是从开关管还是隔离切换模块都要比 N+1方案更加节约硬件成本,并且 N+N 的隔离切换思想更加简单,所以选用 N+N 方案。
 

           2  基于 N+N 冗余的容错控制分析: 利用硬件上的冗余,有 N 路电磁阀驱动系统,便增加 N 路冗余的电磁阀驱动系统。通过软件控制实现电磁阀控制系统重构。本文多路电磁阀控制系统的容错控制系统包括如下模块:电源模块、电流检测模块、A/D 转换模块、控制器、开关管驱动模块、电磁阀驱动模块、隔离
/切换模块和 N 个电磁阀。电源模块用于为电磁阀工作供电;电流检测模块用于检测电磁阀电流;A/D 转换模块用于将模拟量转化为数字量送给控制器;控制器用于实时对电流信号做出决策;开关管驱动模块用于驱动开关管;电磁阀驱动系统用于驱动电磁阀工作;隔离/切换模块用于实现故障隔离和正常侧故障后向冗余侧的切换;当电磁阀驱动正常侧故障使得多路电磁阀不满足某种电流要求时系统将自动隔离故障侧并瞬时切换到冗余侧实现多路电磁阀继续正常工作从而保证了系统的安全可靠运行。



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         为了提高隔离切换模块的稳定性,隔离切换模块必须具有如下两个特点:1)具有普通隔离切换模块的功能,能够在电磁阀电流异常时候进行故障隔离和切换。2)单个开关管的电流应力要减小。3)尽量减小单个开关管故障造成整个模块失效。对于两对并联开关管的并联结构,有如下的原因,开关管并联的原因是为了降低每个开关管的电流应力,减小开关管的故障率。并联开关管的串联是为了降低一个开关管故障造成整个模块功能失效的概率。对于此模块的正常的
过电流保护功能是在此模块上串联了一个保险丝。对于隔离切换模块的隔离切换功能是通过控制器的控制信号进行控制。当正常时候(𝐹𝐹𝑓𝑓𝑣𝑣𝑚𝑚𝑓𝑓= 0)隔离切换模块 1 的处于非隔离状态,将电源接入到正常侧进行正常时候的工作,当发生故障(𝐹𝐹𝑓𝑓𝑣𝑣𝑚𝑚𝑓𝑓= 1)时,隔离切换模块 1 的处于隔离状态,将电源与电磁阀切断以实现故障隔离的作用。故障侧的隔离切换模块 2 的驱动信号。 与隔离切换模块 1 正好相反,当正常时候(𝐹𝐹𝑓𝑓𝑣𝑣𝑚𝑚𝑓𝑓= 0)隔离切换模块 2 的处于隔离状态,将电源与电磁阀切断以实现正常侧与冗余侧的隔离作用;当发生故障(𝐹𝐹𝑓𝑓𝑣𝑣𝑚𝑚𝑓𝑓= 1)时,将电源切换到冗余侧,以保证电磁阀的继续正常工作。


 
        3  基于 N+N 冗余的容错控制实现:基于N+N 冗余的容错控制的思想,对于 N+N 冗余的容错控制分成两种情况进行讨论—正常情况和故障情况。正常情况:正常侧和冗余侧的隔离切换模块的控制信号工作,根据的滞环控制思想将电磁阀电流控制为期望的波形。故障情况:开关管故障发生后,对于开关管故障发生后主要关注的问题是电磁阀故障驱动系统的隔离和电磁阀故障驱动系统切换到冗余侧继续工作。对于电磁阀故障驱动系统的隔离,只需要控制器给正常侧的隔离/切换模块一个隔离使能信号(电磁阀正常情况下,正常侧的隔离/切换模块处于非隔离状态以保证正常侧的工作)。对于电磁阀故障驱动系统切换到冗余侧继续工作,只需要控制器给冗余侧的隔离/切换模块一个隔离失能信号(电磁阀正常情况下,冗余侧的隔离/切换模块处于隔离状态以保障正常侧工作而冗余侧不工作)。对于隔离与切换的顺序为:先隔离后切换。


         首先系统进行相应的初始化,然后根据电磁阀的电流波形基于中的多路电磁阀电流的滞环控制思想实现电磁阀控制系统的正常工作,与此同时,不断对电磁阀的电流进行检测并判断是否电磁阀控制系统的驱动开关管发生故障。一旦发生故障则将系统中的隔离切换模块的状态进行翻转,实现故障的隔离以及切换到冗余侧保证系统的继续正常运行。



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