[发明专利]一种面向双余度电机的分布式冗余通用控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式冗余通用控制器，特别是一种面向双余度电机的分布式冗余通用控制器。

背景技术

当前通用化分布式控制器较为广泛，相关冗余性能常见为热备份、三取二、二乘二取二等相关方式。常见组成为单独CPU或CPU带协处理器形式，并设置通信芯片、扩展RAM芯片等、驱动电路、传感器信号采集芯片等。基本上仅可以做到基本的冗余控制以及软件切换功能，一旦通信芯片、CPU出现故障时，整个控制单元将处于失控状态。为此，配合可靠性较高的双余度电机，需要设计高可靠性的分布式冗余通用控制器。

发明内容

本发明目的在于提供一种面向双余度电机的分布式冗余通用控制器，解决单一控制驱动、冗余程度不足和故障状态无法控制的问题。

一种面向双余度电机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、定时模块和故障诊断监视模块。控制部分A路包括：CAN总线通信模块A、1553B总线通信模块A、DSP控制模块、驱动电路A和电流传感器A；控制部分B路包括：CAN总线通信模块B、1553B总线通信模块B、Cortex控制模块、驱动电路B和电流传感器B。

控制部分A路的结构中，DSP控制模块的输出端与驱动电路A的输入端相连接，电流传感器A的输入端口与驱动电路A的电流输出端口连接，电流传感器A的输出端口与DSP控制模块的输入端口连接，CAN总线通信模块A内部通信端口与DSP控制模块的内部通信端口连接，1553B总线通信模块A的内部通信端口与DSP控制模块的内部通信端口连接；控制部分B路的结构中，Cortex控制模块的输出端与驱动电路B的输入端相连接，电流传感器B的输入端口与驱动电路B的电流输出端口连接，电流传感器B的输出端口与Cortex控制模块的输入端口连接，CAN总线通信模块B内部通信端口与Cortex控制模块的内部通信端口连接，1553B总线通信模块B内部通信端口与Cortex控制模块的内部通信端口连接。定时模块的输入端口与DSP控制模块和Cortex控制模块输出模块连接，定时模块的输出端口与驱动电路A和驱动电路B的输入端口连接。故障诊断监视模块、DSP控制模块和Cortex控制模块之间的双向通信端口两两连接，故障诊断监视模块与定时模块的双向通信端口相互连接。

配置控制部分A路为主路、B路配置为从路作热备份，在DSP控制模块和Cortex控制模块上运行独立设计不同的运算程序。CAN总线通信模块A和CAN总线通信模块B将检测信号上传总线，1553B总线通信模块A和1553B总线通信模块B接收总线传下的控制指令。外部系统的CAN总线或1553B总线出现故障时，DSP控制模块和Cortex控制模块将检测信号和控制指令切换至无故障的总线上混合传输。DSP控制模块和Cortex控制模块检测驱动电路A和驱动电路B的电流消耗及外部传感器信号，通过卡尔曼滤波算法获得准确的电机性能信号，并执行控制算法输出控制量。驱动电路A和驱动电路B的电流信号上传分布式冗余通用控制器的故障诊断监视模块。DSP控制模块定时向Cortex控制模块和定时模块发送心跳信号。定时模块接收不到DSP控制模块心跳信号时，立即切断A路驱动电路，同时启动B路的驱动电路。故障诊断监视模块，在定时模块失效情况下，将驱动电路A和DSP控制模块切换移出运行状态，启动行驱动电路B和Cortex控制模块，同时计算各种传感器输入信号。不同路的通讯功能和驱动电路损坏时，故障诊断监视模块执行传感信息中转功能，同时切除失效通路的驱动电路。

本发明可以通过设置，多个通信模块，异构备份的控制模块，驱动电流和电机性能双重信号判断方式，双冗余电机进行多重保证的驱动控制设计。本发明具有较强的通用性和可扩展性，原理清晰，使用方便，可靠性较高，对于航空航天类设备、车载舰载类系统，具有较强的实用意义，其中对于驱动设备的电流检测功能可以支撑精确能耗管理思路的实现。

附图说明

图1  一种面向双余度电机的分布式冗余通用控制器的组成示意图。

1.定时模块  2.故障诊断监视模块  3.CAN总线通信模块A  4.1553B总线通信模块A  5.CAN总线通信模块B  6.1553B总线通信模块B  7.DSP控制模块  8.Cortex控制模块  9.电流传感器A  10.驱动电路A  11.驱动电路B  12.电流传感器B。

具体实施方式