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離散分布控制系統的容錯設計(2)2004年9月

2.2 系統故障的自我恢復

在離散分布控制系統中,如果某控制器結點出現故障,設其輸出 ,其中 為噪聲信號。對第Ⅰ個控制器,再定義一個變量 ,當該控制器故障時,使 ,正常則為0。這樣,冗余結點控制器對第 個控制器的估計輸出為

                            (12)

當控制器沒有發生故障時,估計輸出 因為 ;當控制器出現故障時, ,根據(7)式有:

     =

     =

     =

顯然, 便是控制器正常時的正常輸出。因為當冗余結點控制器檢測到系統中有結點控制器出現故障時,便可以將對該控制器的估計輸出取代該控制器的輸出,從而保證了系統的正常工作,實現了系統故障的自我恢復。

3  實驗舉例

   圖2表示的是一個簡單的物料抓送機器系統和開關自動操縱設備組成的分布離散控制系統的示意圖。物料抓送及其和開關操縱設備分別由獨立的控制器(1# Controller和2#Controller)實現控制?刂破魉刂频膭幼靼ǎ寒斘锪献ニ蜋C器將所需的物料運送到開關自動控制設備的操作場所時,開關自動操縱設備按下開關。

                        圖2 系統示意圖

  根據前面的冗余設計思路,增加了一個冗余控制器(3# Controller)來實現該離散分布控制系統的冗余容錯控制。

表1 控制器和控制對象的時序狀態

時間       1#          2#            3#               物料         開關操

(周期)     控制器       控制器        控制器            抓送器        縱設備

0~199        工作        工作            工作             正常運轉    正常運轉

200~326      故障        工作            工作             正常運轉    正常運轉

327~399      工作        工作            工作             正常運轉    正常運轉

400~526      工作        故障            工作             正常運轉    正常運轉

527~599      工作        工作            工作             正常運轉    正常運轉

600~726      工作        工作            故障             正常運轉    正常運轉

727~999      工作        工作            工作             正常運轉    正常運轉

從表1可以看出,1?刂破髟 時序時出現故障,到 時序時得到修復,控制對象在 (即1?刂破鞒霈F故障)的時序段正常工作;同樣。2?刂破髟 時序段和3?刂破髟 時序段出現故障時,整個系統運轉正常。

在整個控制器的故障診斷和修復過程中,控制器的狀態信息通過網絡通信獲取并在冗余控制器中進行重新構建。

實驗結果證明,所設計的冗余結點控制器能夠進行自我故障診斷,并證明離散分布控制系統在某控制器出現故障時仍然正常工作,系統具有較好的容錯性。


 


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以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
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