N倍冗余控制系统的架构和方法与流程

技术特征：
1.n倍冗余控制系统的架构，包括动力控制模块，动力控制模块包括电源管理模块、mcu处理模块和电气隔离模块；电源管理模块提供电源至mcu处理模块，mcu处理模块通过can总线与电气隔离模块连接；其特征在于，动力控制模块至少为3组，任意2组mcu处理模块相互之间通过通信或同步总线连接。2.根据权利要求1所述的n倍冗余控制系统的架构，其特征在于，mcu处理模块包括安全检查模块，安全检查模块发送安全状态信号至电气隔离模块。3.根据权利要求1所述的n倍冗余控制系统的架构，其特征在于，安全检查模块包括第一诊断模块、第二诊断模块和故障处理模块；第一诊断模块发送成功信号至第二诊断模块，失败信号至故障处理模块；第二诊断模块发送成功信号至第二诊断模块，失败信号至故障处理模。4.根据权利要求3所述的n倍冗余控制系统的架构，其特征在于，第二诊断模块包括mcu处理模块状态比较模块、系统时钟诊断模块、内存ecc校验模块、系统指令及数据总线诊断模块、mcu外设数据校验模块。5.根据权利要求1所述的n倍冗余控制系统的架构，其特征在于，mcu处理模块为双锁步处理模块；mcu处理模块具有自我诊断功能，在n个mcu处理模块中只有一个mcu处理模块处于active状态并输出控制命令和参数至下级控制器，其他mcu处理模块处于passive状态作为activemcu的备选，在当前active处理模块出现故障后，通过竞争和状态切换而成为替代active处理模块。6.根据权利要求1所述的n倍冗余控制系统的架构，其特征在于，还包括故障确认模块，故障确认模块与can总线连接；故障确认模块包括故障可操作性电机控制器、故障可操作性主控制器和故障可操作性传感器；故障可操作性传感器将传感器信号传送至软件投票比较器，故障可操作性主控制器依据软件投票比较器对信号进行比较输出信号至故障可操作性电机控制器；故障可操作性电机控制器包括电机控制器、fpga投票比较器和电机驱动器；电机控制器设有电机控制器a，电机控制器b和电机控制器c；a、b和c电机比较器将电机饶子电压传送至fpga投票比较器，fpga投票比较器确认输出的电机饶子电压，并输出pwm信号至电机驱动器。7.n倍冗余控制系统的方法，包括权利要求1—5任一所述的n倍冗余控制系统的架构，其方法为，初始化，系统上电，上电后执行mcu诊断；mcu诊断，检查mcu在线诊断状态，状态好则执行监视can总线，否则进行故障后系统恢复；监视can总线，通过监视can总线判断是否有active状态的mcu正常工作，有的话则继续监视can总线，否则进入广播申请报文；广播申请报文，在can总线上进行广播申请报文，并监视是否从其他的mcu接收申请报文，是的话则进入passive状态，进行mcu诊断，否则进入mcu状态确定；mcu状态确定，通过can总线周期性发送计算结果，并确定mcu状态为active状态，并进入active状态mcu诊断；active状态mcu诊断，检查mcu在线诊断状态，状态好则继续执行active状态mcu在线诊断状态，否则进行故障后系统恢复。
8.根据权利要求7所述的n倍冗余控制系统的方法，其特征在于，故障后系统恢复过程包括，软件系统重置，进入故障后系统恢复状态，则将该mcu从can总线上隔离，进行mcu状态判断；mcu状态判断，状态良好则通过同步数据总线接收来自active状态mcu处的系统最新状态变量数值，并进入状态变量数值的判断；否则进行故障恢复重试次数判断；故障恢复重试次数判断，故障恢复重试次数超标则重新进行软件系统重置，否则进入系统失效状态；状态变量数值的判断，在指定时间窗口内接受到系统最新状态变量数值，则用接收到的系统状态变量数值来初始化mcu的系统变量，否则，用默认值初始化mcu的系统变量；进入passive状态。9.根据权利要求7所述的n倍冗余控制系统的方法，其特征在于，同步总线实现数据同步的过程包括，双向通信测量passive状态mcu和active状态mcu的时钟漂移；在passive mcu端测量时钟漂移，mcu可以调整压控震荡器的输入电压，改变输入时钟频率fosc；同步本地时钟设置定时器。10.根据权利要求9所述的n倍冗余控制系统的方法，其特征在于，时钟漂移量为o，o＝tp
–
ta＝(t1’‑
t1‑
t2’
t2)/2其中，t1和t2为active状态mcu的时间戳，t1’
和t2’
为passive状态mcu的时间戳。

技术总结
本发明涉及电力控制系统技术，公开了N倍冗余控制系统的架构和方法，其包括动力控制模块，动力控制模块包括电源管理模块、MCU处理模块和电气隔离模块；电源管理模块提供电源至MCU处理模块，MCU处理模块通过CAN总线与电气隔离模块连接；动力控制模块至少为3组，任意2组MCU处理模块通过同步总线连接。MCU处理模块采用双锁步处理器设计，具有自我诊断功能。MCU处理模块包括安全检查模块，安全检查模块发送安全状态信号至电气隔离模块；通过控制系统的冗余设计架构，其安全系数高，每小时发生危险故障概率至小于10


技术研发人员：汤曦东
受保护的技术使用者：杭州智仝科技有限公司
技术研发日：2021.07.02
技术公布日：2021/10/8