[發明專利]一種面向雙余度電機的分布式冗余通用控制器

有效

• 申請號: 201310609797.0
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103699003A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 李曉光;聶光瑋
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

技術領域

本發明涉及一種分布式冗余通用控制器，特別是一種面向雙余度電機的分布式冗余通用控制器。

背景技術

當前通用化分布式控制器較為廣泛，相關冗余性能常見為熱備份、三取二、二乘二取二等相關方式。常見組成為單獨CPU或CPU帶協處理器形式，并設置通信芯片、擴展RAM芯片等、驅動電路、傳感器信號采集芯片等。基本上僅可以做到基本的冗余控制以及軟件切換功能，一旦通信芯片、CPU出現故障時，整個控制單元將處于失控狀態。為此，配合可靠性較高的雙余度電機，需要設計高可靠性的分布式冗余通用控制器。

發明內容

本發明目的在于提供一種面向雙余度電機的分布式冗余通用控制器，解決單一控制驅動、冗余程度不足和故障狀態無法控制的問題。

一種面向雙余度電機的分布式冗余通用控制器，包括：控制部分A路、控制部分B路、定時模塊和故障診斷監視模塊?？刂撇糠諥路包括：CAN總線通信模塊A、1553B總線通信模塊A、DSP控制模塊、驅動電路A和電流傳感器A；控制部分B路包括：CAN總線通信模塊B、1553B總線通信模塊B、Cortex控制模塊、驅動電路B和電流傳感器B。

控制部分A路的結構中，DSP控制模塊的輸出端與驅動電路A的輸入端相連接，電流傳感器A的輸入端口與驅動電路A的電流輸出端口連接，電流傳感器A的輸出端口與DSP控制模塊的輸入端口連接，CAN總線通信模塊A內部通信端口與DSP控制模塊的內部通信端口連接，1553B總線通信模塊A的內部通信端口與DSP控制模塊的內部通信端口連接；控制部分B路的結構中，Cortex控制模塊的輸出端與驅動電路B的輸入端相連接，電流傳感器B的輸入端口與驅動電路B的電流輸出端口連接，電流傳感器B的輸出端口與Cortex控制模塊的輸入端口連接，CAN總線通信模塊B內部通信端口與Cortex控制模塊的內部通信端口連接，1553B總線通信模塊B內部通信端口與Cortex控制模塊的內部通信端口連接。定時模塊的輸入端口與DSP控制模塊和Cortex控制模塊輸出模塊連接，定時模塊的輸出端口與驅動電路A和驅動電路B的輸入端口連接。故障診斷監視模塊、DSP控制模塊和Cortex控制模塊之間的雙向通信端口兩兩連接，故障診斷監視模塊與定時模塊的雙向通信端口相互連接。

配置控制部分A路為主路、B路配置為從路作熱備份，在DSP控制模塊和Cortex控制模塊上運行獨立設計不同的運算程序。CAN總線通信模塊A和CAN總線通信模塊B將檢測信號上傳總線，1553B總線通信模塊A和1553B總線通信模塊B接收總線傳下的控制指令。外部系統的CAN總線或1553B總線出現故障時，DSP控制模塊和Cortex控制模塊將檢測信號和控制指令切換至無故障的總線上混合傳輸。DSP控制模塊和Cortex控制模塊檢測驅動電路A和驅動電路B的電流消耗及外部傳感器信號，通過卡爾曼濾波算法獲得準確的電機性能信號，并執行控制算法輸出控制量。驅動電路A和驅動電路B的電流信號上傳分布式冗余通用控制器的故障診斷監視模塊。DSP控制模塊定時向Cortex控制模塊和定時模塊發送心跳信號。定時模塊接收不到DSP控制模塊心跳信號時，立即切斷A路驅動電路，同時啟動B路的驅動電路。故障診斷監視模塊，在定時模塊失效情況下，將驅動電路A和DSP控制模塊切換移出運行狀態，啟動行驅動電路B和Cortex控制模塊，同時計算各種傳感器輸入信號。不同路的通訊功能和驅動電路損壞時，故障診斷監視模塊執行傳感信息中轉功能，同時切除失效通路的驅動電路。

本發明可以通過設置，多個通信模塊，異構備份的控制模塊，驅動電流和電機性能雙重信號判斷方式，雙冗余電機進行多重保證的驅動控制設計。本發明具有較強的通用性和可擴展性，原理清晰，使用方便，可靠性較高，對于航空航天類設備、車載艦載類系統，具有較強的實用意義，其中對于驅動設備的電流檢測功能可以支撐精確能耗管理思路的實現。

附圖說明

圖1??一種面向雙余度電機的分布式冗余通用控制器的組成示意圖。

1.定時模塊??2.故障診斷監視模塊??3.CAN總線通信模塊A??4.1553B總線通信模塊A??5.CAN總線通信模塊B??6.1553B總線通信模塊B??7.DSP控制模塊??8.Cortex控制模塊??9.電流傳感器A??10.驅動電路A??11.驅動電路B??12.電流傳感器B。

具體實施方式