一种热冗余控制方法技术

本发明专利技术公开了一种热冗余控制方法，采用冗余通道的自适应管理策略，主要包括如下步骤：系统周期性地获取基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略，基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略和基于输出反馈监视的输出通道诊断策略的诊断信息；采用概率推理方式确定故障，如果是内部故障则自动屏蔽故障通道的工作，并由镜像通道实现输出控制和信号反馈的功能，如果确认为外部故障则向用户程序发出告警信息。本发明专利技术的有益效果为：在系统发生故障时实现内部的自动切换，以保证系统整体功能正常。在不停机的情况下实现自动切换的系统。本控制方法识别输入和输出通道故障的准确性高、故障定位速度快，对故障的处理及时。

【技术实现步骤摘要】
一种热冗余控制方法
本专利技术涉及热冗余控制领域，主要是一种热冗余控制方法。
技术介绍
热冗余控制系统方法是实现对复杂系统进行控制的关键技术，在对可靠性要求较高的分布式控制系统中，当要求系统在不停机的情况下实现自动切换，就经常需要引入冗余控制，在系统发生故障时实现内部的自动切换，以保证系统整体功能正常。针对热冗余控制系统，支持热冗余控制的专用控制器和热冗余控制策略是控制系统的核心。分布式控制系统的热冗余功能包括通信通道冗余、输入通道冗余和控制输出通道冗余等基本要求。在各种热冗余控制系统中，通信通道、控制输入和输出通道的故障自动识别和处理是核心关键技术。如果控制器识别输入和输出通道故障的准确性越高、识别定位速度越快，对故障的处理越及时则对整体控制性能的影响就越小。针对可靠性要求较高的热备冗余控制需求，国内外厂家分别推出了不同形式的解决方案。现有解决方案在故障诊断和处理策略方面都较为简单，未能综合足够多的信息，实现较为彻底的、准确的定位和处理故障信息。例如通道信号的动态变化过程信息、通道之间的关联变化信息等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种热冗余控制方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的。一种热冗余控制方法，采用冗余通道的自适应管理策略，主要包括如下步骤：系统周期性地获取基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略，基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略和基于输出反馈监视的输出通道诊断策略的诊断信息；采用概率推理方式确定故障，如果是内部故障则自动屏蔽故障通道的工作，并由镜像通道实现输出控制和信号反馈的功能，如果确认为外部故障则向用户程序发出告警信息。本专利技术的有益效果为：在系统发生故障时实现内部的自动切换，以保证系统整体功能正常。在不停机的情况下实现自动切换的系统。本控制方法识别输入和输出通道故障的准确性高、故障定位速度快，对故障的处理及时。附图说明图1基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略；图2基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略；图3冗余通道的自适应管理策略；图4自适应冗余通信网络工作机制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做详细的介绍：现有解决方案在故障诊断和处理策略方面都较为简单，未能综合足够多的信息，实现较为彻底的、准确的定位和处理故障信息。例如通道信号的动态变化过程信息、通道之间的关联变化信息等。本专利技术主要设计了一种热冗余控制方法，采用冗余通道的自适应管理策略，主要包括如下步骤：系统周期性地获取基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略，基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略和基于输出反馈监视的输出通道诊断策略的诊断信息；采用概率推理方式确定故障，如果是内部故障则自动屏蔽故障通道的工作，并由镜像通道实现输出控制和信号反馈的功能，如果确认为外部故障则向用户程序发出告警信息。在运行阶段自动实现如下4种外部通道的诊断功能：1)基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略2)基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略3)基于输出反馈监视的输出通道诊断策略4)冗余通道的自适应管理策略。图1给出了一种基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略，主要包括如下步骤：1)在控制器硬件启动后，系统周期性地读入从镜像控制器获得的输入通道数据，并比较对应通道状态是否一致。2)在通道状态一致的条件下，检查当前通道在上一轮诊断过程中获得的状态是否为“待定”状态；如果不为“待定状态”则完成本轮的诊断，并设置诊断结论为“正常”，并设置计数器为0。否则进入第3步。3)计数器加1，如果计数器达到设定值，则设置通道状态为“正常”。4)在第一步诊断结果中，如果通道状态不一致，则判断当前通道状态是否为“待定”，如果为“待定”状态则累计差异时间加1；在累计差异时间达到设定值时，设置最近出现变化的通道为正常，设置另一通道为异常。否则转入第5步。5)设置累计差异时间为1，并设置当前通道状态为“待定”。图2给出了基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略，主要包括如下步骤：1)系统启动后，读入系统的通道关联配置，然后周期性地执行步骤2～5。2)计算通道在设定ΔT时间(可用户配置)内是否变动，用0表示为未变化，1表示变化；3)根据通道配置表逐条检查动作变化关系；4)如果出现和通道配置变化关系不一致则的情况则上报所有关联通道给自适应管理策略单元。例如，系统中存在如下表所示的两条配置：输入通道(通道DX1，通道DX2，通道AX3)输出通道(通道D1，通道A2)输入通道(通道DX2，通道DX3，通道AX4)输出通道(通道A2，通道A3)在ΔT时间内的变动过程状态分别为：DX1变动，DX2未变动，DX3变动，AX3未变动，通道D1未变动，通道A2变动，通道A2变动，通道A3变动系统则上报DX1,DX2,AX3,D1和A2通道。图3给出了冗余通道的自适应管理策略，主要包括如下步骤：系统周期性地获取基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略1，基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略2和基于输出反馈监视的输出通道诊断策略3的诊断信息。并采用概率推理方式确定故障，如果是内部故障则自动屏蔽故障通道的工作，并由镜像通道实现输出控制和信号反馈的功能。如果确认为外部故障则向用户程序发出告警信息。概率推理方式根据如下的规则编写综合诊断程序：1)如果在关联通道配置中某输出通道存在变化，且对应的输入通道状态正常且变化，则该通道可以被认为“正常”。2)如果某个配置项中所有的输出通道均未变化，而输入通道存在变化，则该输入通道“故障”。3)如果在某个配置项中，某输出通道变化，而与之有关的输入通道均不变化，且其他关联输出通道均在其他配置项中被确认为正常，则该通道“故障”。4)如果出现相互不一致的推断，以“正常”和“故障”结论的次数为依据，出现次数多的为最终结论。例如在上报的DX1,DX2,AX3,D1和A2通道中，由于A2通道变动，表明DX1,DX2通道正常，AX3通道和D1通道可能存在故障。图4描述了自适应冗余通信网络工作机制：系统中冗余配置的控制器(1,2)均通过总线和上级的集中监控系统3连接。通信连接在物理上独立。两个控制器之间通过内部高速总线4连接。在工作过程中，每个控制器均设置内部的上行数据缓冲单元(5,7)和下行数据缓冲单元(6,8)，同时内部设置有镜像控制器的通信缓冲单元(9,10)。每个控制器物理层实时地对本控制器所连接的物理链路进行诊断，同时实时监测镜像控制器的通信连接状态；当镜像数据不一致或某个控制器监测到其通信链路故障时则进行总线的应急传输机制。在两个控制器接收到的下行数据不一致时，系统自动判断以最近产生变化的数据为有效的下行数据，同时利用可用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热冗余控制方法，其特征在于：采用冗余通道的自适应管理策略，主要包括如下步骤：系统周期性地获取基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略，基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略和基于输出反馈监视的输出通道诊断策略的诊断信息；采用概率推理方式确定故障，如果是内部故障则自动屏蔽故障通道的工作，并由镜像通道实现输出控制和信号反馈的功能，如果确认为外部故障则向用户程序发出告警信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种热冗余控制方法，其特征在于：采用冗余通道的自适应管理策略，主要包括如下步骤：系统周期性地获取基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略，基于通道关联关系的输入和输出通道诊断策略和基于输出反馈监视的输出通道诊断策略的诊断信息；采用概率推理方式确定故障，如果是内部故障则自动屏蔽故障通道的工作，并由镜像通道实现输出控制和信号反馈的功能，如果确认为外部故障则向用户程序发出告警信息。


2.根据权利要求1所述的热冗余控制方法，其特征在于：所述的基于冗余输入通道信号状态差异和时间统计的故障识别策略，主要包括如下步骤：
1)在控制器硬件启动后，系统周期性地读入从镜像控制器获得的输入通道数据，并比较对应通道状态是否一致；
2)在通道状态一致的条件下，检查当前通道在上一轮诊断过程中获得的状态是否为“待定”状态；如果不为“待定状态”则完成本轮的诊断，并设置诊断结论为“正常”，并设置计数器为0，否则进入第3)步骤；
3)计数器加1，如果计数器达到设定值，则设置通道状态为“正常”；
4)在第1)步骤诊断结果中，如果通道状态不一致，则判断当前通道状态是否为“待定”，如果为“待定”状态则累计差异时间加1；在累计差异时间达到设定值时，设置最近出现变化的通道为正常，设...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱煌庆，林尚飞，孟令卫，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一五研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33