[发明专利]一种数字舵系统多余度冗余控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种数字舵系统多余度冗余控制系统及方法，包括一个DSP、多个反馈传感器，多个驱动；默认反馈传感器与备份反馈传感器、默认驱动与备份驱动，分别先并列，再形成DSP‑并联反馈传感器‑并联驱动的串联系统结构。将多套冗余闭环系统内的冗余部件组合为共同闭环冗余系统，通过逐个识别冗余部件故障后选择工作正常的冗余部件的形式实现了只要工作正常的冗余部件还能组合为完整闭环系统，伺服系统就可以正常工作；同时利用各冗余部件在同一系统内信息共享的优势，增强了冗余控制策略识别故障信息的能力。本发明提高了多余度冗余控制识别故障的有效性，提高了应对故障的可靠性。

技术领域

本发明属于伺服控制领域，具体涉及一种数字舵系统多余度冗余控制系统及方法。

背景技术

数字伺服系统闭环控制一般由芯片、反馈传感器、驱动构成，芯片用于采集信息、执行闭环算法和输出驱动信号，传感器用于获取伺服系统的实际状态，驱动用来输出驱动电机工作的控制信号。为了满足航空领域的高可靠性要求，应用双余度甚至多余度技术进行冗余控制成为了提高伺服系统可靠性的主要趋势。

如图1所示，目前，冗余控制一般通过两套或多套由多个冗余部件串联的闭环系统并行工作实现，当一套系统任意冗余部件出现故障时，通过冗余控制切换至另一套仍然正常工作的系统实现系统的冗余工作；这种冗余控制方式中的每套闭环系统都与单余度闭环系统相同，因此实现简单，但缺点是任意部件故障即导致整套闭环系统故障，在双余度伺服系统中，两套闭环系统上分别有一个冗余部件产生故障即可导致整个伺服系统失效，因此对可靠性的提升有限。此外，冗余控制中闭环系统的故障监测一般借助于冗余部件自身反馈的故障信息，对于功能简单且缺乏参照无法判断自身故障信息的部件难以进行故障检测，限制了单套闭环系统识别故障的能力。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种共同闭环多余度闭环系统及其控制方法，通过识别冗余部件故障、选择工作正常的冗余部件的形式实现了只要工作正常的冗余部件仍能组合为完整闭环系统，伺服系统就不会失效；同时利用各冗余部件在同一系统内信息共享的优势，增强了冗余控制策略识别故障信息的能力。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种数字舵系统多余度冗余控制系统，包括一个DSP、多个反馈传感器，多个驱动；

其中所述多个反馈传感器包括一个默认反馈传感器和至少一个备份反馈传感器，所述多个驱动包括一个默认驱动和至少一个备份驱动；

所述默认反馈传感器与所述备份反馈传感器、所述默认驱动与所述备份驱动，分别先并列，再形成DSP-并联反馈传感器-并联驱动的串联系统结构。

在每个控制周期监测每个反馈传感器和和每个驱动的状态完成故障识别。识别故障后通过连续故障时间完成故障确认。根据已确认的故障改变采信的反馈传感器和驱动，从而改变闭环控制系统的组成形式。

优选地，所述多个反馈传感器包括一个默认反馈传感器和一个备份反馈传感器。

优选地，所述多个驱动包括一个默认驱动和一个备份驱动。

为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种数字舵系统多余度冗余控制方法，采用如前所述的数字舵系统多余度冗余控制系统，其多余度冗余控制方法包括如下步骤：

S1、检测默认反馈传感器和备份反馈传感器故障；

S2、检测默认驱动和备份驱动故障；

S3、通过连续故障时间确认故障；

S4、根据已确认的故障排除故障部件后使用正常工作的部件完成闭环。

优选地，在步骤S1中，反馈传感器的故障检测方法为：

若同一反馈传感器的相邻两次状态结果产生激变，则将其识别为反馈传感器跳变故障；