[实用新型]适用于操艇控制系统容错技术研发平台的本地控制单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于操艇控制系统容错技术研发平台的本地控制单元。 

背景技术

海洋中蕴藏着丰富的资源，据估计世界海洋每年可提供的水产品高达 2万亿吨，近岸大陆架的海底石油资源储量可能接近2500亿吨，天然气的储量为39万亿立方米等。随着科学技术的不断发展以及对能源和生活资源的需求不断增加，人们愈益重视对深海的探索和开发，人们的活动范围也逐渐从沿岸、近海扩展到更深的海域。这其中包括海洋石油开发、海底地质勘探、海底矿藏采集、海洋水产捕捞等，以及与上述活动有关的各式各样的海洋工程。 

“工欲善其事,必先利其器”，在海洋中进行的各项活动都离不开船舶或海洋平台的保障，我国也愈发重视深海装备的研发和制造。随之而来，对其安全性和可靠性提出了更高的要求，不但要求船舶在进行正常作业的过程中满足控制性能要求，而且对于某些特殊作业，在出现可接受的故障之后要求仍然能够继续完成作业，甚至满足降低的性能指标，或至少在一定时间内不会发生重大事故。容错控制可提高系统的安全性和可靠性，因此对船舶控制系统进行容错控制是必要的。 

控制系统广泛应用于各大领域，为人类生活提供各种服务。但不幸的是，所有技术系统都避免不了发生故障。由于控制系统内部是紧密相连的,系统的某一部分发生故障会影响到控制回路的其它部分，因此严重故障甚至可致使整个系统无法运行，这意味着故障修复前不得不关闭系统。一般情况下，故障是指改变系统行为使得系统不再满足目标的事件。容错控制是故障诊断、鲁棒控制和可重构控制三个研究领域的紧密结合。典型的容错控制方案是,当传感器或执行器故障发生时,故障诊断方案检测并隔离故障源，然后开始进行重构控制，可重构控制器进行调整以适应故障，使得闭环控制系统仍然是稳定的,且被控系统可保持较理想的控制特性，故障诊断与可重构控制器需对不确定性和干扰具有一定的鲁棒性。因此,故障诊断与容错控制技术可对现代复杂系统的可靠性和安全性提供切实保障,具有十分重要的意义。 

目前国内外已有大量关于船舶控制系统相关领域的研究成果，但是在船舶容错控制领域的研究还不是十分深入，仍然存在许多有待解决的问题和难点，但是对于船舶容错控制领域的研究需要建立在实验平台之上，国内外没有报道船舶容错控制研发平台。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种适用于操艇控制系统容错技术研发平台的本地控制单元，为进一步的容错控制技术的研究提供基础条件。 

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种适用于操艇控制系统容错技术研发平台的本地控制单元，包括多台操舵本地控制单元和多台水路本地控制单元，所述操舵本地控制单元和水路本地控制单元通过CAN总线或者以太网与计算机通信；所述操舵本地控制单元包括第一主控卡、第一CAN卡、第一模拟量采集卡、第一开关量I/O卡、PWM开关量输出板卡和模拟量输出板卡；所述第一主控卡、第一CAN卡、第一模拟量采集卡、第一开关量I/O卡、PWM开关量输出板卡、模拟量输出板卡均与第一CPCI总线双向连接；所述水路本地控制单元包括第二主控卡、第二CAN卡、第二模拟量采集卡、第二开关量I/O卡，所述第二主控卡、第二CAN卡、第二模拟量采集卡、第二开关量I/O卡均与第二CPCI总线双向连接。 

所述第一主控卡、第二主控卡均通过以太网与所述计算机通信。 

所述第一CAN卡、第二CAN卡均通过CAN总线与所述计算机通信。 

所述第一主控卡、第二主控卡各接有一个显示器。 

所述第一主控卡、第二主控卡型号均为研华MIC-3323D01-D23E。 

所述第一CAN卡、第二CAN卡型号均为研华MIC-3680。 

所述第一模拟量采集卡、第二模拟量采集卡型号均为研华MIC-3716。 

所述第一开关量I/O卡、第二开关量I/O卡型号均为研华MIC-3756。 

所述PWM开关量输出板卡型号为研华MIC-3780。 

所述模拟量输出板卡型号为研华MIC-3723。 

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型可以在实验室内为操纵控制系统的容错技术提供软硬件的开发平台，同时为容错控制原型提供测试条件。 

附图说明

图1为操艇控制系统容错技术研发平台的本地控制单元结构示意图； 

图2为操舵本地控制单元结构示意图；

图3为水路本地控制单元结构示意图。

图4为操舵本地控制单元与外围电路接口示意图；