力定位系統(tǒng)，若某控制率解算結果接收超時，則表決器對其進行超時處理。
[0027] 該系統(tǒng)的表決算法包含歷史記錄的建立和數(shù)據(jù)表決兩個部分，詳細的實現(xiàn)過程見 如下描述：
[0028] 歷史記錄的建立過程如下：
[0029]建立一個有η個元素的集合{xpXyXy·*·，χη}，其中X;代表第i路控制計算機的 輸出。當某控制計算機的輸出滿足閾值條件，則其對應的Xl值置1，表示該控制計算機的輸 出有效或正確；否則置0,表示該控制計算機的輸出無效或錯誤。
[0030] 在每個表決周期中對該值進行累積，求得盡=?>的值，該值表示i路控制計算機 在m次表決中通過表決的次數(shù)。該值越大代表該模塊歷史表決中輸出數(shù)據(jù)的可靠性和可信 度越高，否則說明其可靠性越低，從而對歷史記錄進行標準化處理。
[0031] 數(shù)據(jù)表決過程如下： />2
[0032] 在每個表決周期中首先根據(jù)歷史記錄計算的6=1盡值，然后計算的 m 2^pi /=1 值，其中表示每臺控制計算機的輸出所占的權重值，最后得到表決結果\ =Σ 。 /=1
[0033] 若某控制計算機數(shù)據(jù)失效，則將上個表決周期的結果作為該控制計算機的數(shù)據(jù)加 入數(shù)據(jù)表決中。
[0034] 若某控制計算機數(shù)據(jù)連續(xù)失效三次，則該控制計算機被隔離掉，其數(shù)據(jù)置非法 值，系統(tǒng)降級進入雙機冗余工作模式。
[0035] 若某控制計算機數(shù)據(jù)不滿足閾值條件，則將上個表決周期中該控制計算機的數(shù)據(jù) 作為本次該控制計算機的數(shù)據(jù)加入數(shù)據(jù)表決中。
[0036] 若三臺控制計算機均不滿足閾值條件，則將歷史記錄最高的控制計算機的輸出作 為同步表決器結果，并同時進行系統(tǒng)報警。
[0037]系統(tǒng)工作在雙機冗余模式時，若兩控制計算機滿足閾值條件，則取兩控制計算機 數(shù)據(jù)的平均值作為同步表決器的結果，否則取三機中歷史記錄高的輸出作為同步表決器結 果。
[0038] 若某故障控制計算機連續(xù)三次數(shù)據(jù)有效且滿足閾值條件，則將其加入冗余表決， 系統(tǒng)升級為三機冗余模式。系統(tǒng)進行升級重組時，歷史記錄清零，重新進行記錄。
[0039] 如圖1所示，本實施例還提供一種可降級的三冗余同步表決計算機控制方法，使 用上述的可降級的同步表決計算機控制系統(tǒng)，三臺控制計算機中的一臺為主控制計算機， 其余為從控制計算機，為了便于敘述將三個結構相同的控制計算機分別標記為控制計算機 3A、控制計算機3B、控制計算機3C，控制計算機的主從關系由同步表決器決定，計算機控制 系統(tǒng)的三冗余切換由同步表決器控制，控制方法為：
[0040] (1)系統(tǒng)上電后由在線狀態(tài)的同步表決器發(fā)送包含有主從關系的握手消息給控制 計算機，若握手成功，則三臺控制計算機根據(jù)該握手消息確認主從狀態(tài)，并向同步表決器發(fā) 送握手響應消息，否則在線狀態(tài)的同步表決器報警，重新上電并按照上述方法重新確定控 制計算機的主從關系；
[0041] 系統(tǒng)上電握手成功后，根據(jù)同步表決器4上撥碼開關的初始配置確定系統(tǒng)中控制 計算機3A為主控制計算機。
[0042] (2)系統(tǒng)的每個數(shù)據(jù)表決周期由主控制計算機發(fā)起，在線狀態(tài)的同步表決器收到 同步消息后同時向三臺控制計算機發(fā)送同步回饋消息；
[0043] (3)三臺控制計算機在收到該同步回饋消息后同時向同步表決器發(fā)送傳感器數(shù) 據(jù)，在線狀態(tài)的同步表決器收到三路傳感器數(shù)據(jù)進行表決后同時向三臺控制計算機發(fā)送傳 感器表決結果；
[0044] (4)三臺控制計算機同時收到該結果，并通過控制率解算進程進行數(shù)據(jù)解算，并 將解算結果發(fā)送給在線狀態(tài)的同步表決器；
[0045] (5)在線狀態(tài)的同步表決器收到三臺控制計算機解算結果進行表決，將表決結果 回送給三臺控制計算機，由主控制計算機進行表決結果的輸出控制動力定位系統(tǒng)；
[0046] (6)在線狀態(tài)的同步表決器對計算機控制系統(tǒng)協(xié)調進行三機冗余、雙機冗余和單 機工作模式切換：系統(tǒng)初始狀態(tài)為三機冗余模式，當同步表決器檢測到其中一個或兩個從 控制計算機故障時，同步表決器通過數(shù)據(jù)緩存器將故障的從控制計算機軟隔離，使系統(tǒng)工 作切換為雙機冗余模式或單機工作模式；具體地，三臺控制計算機3以相同的頻率向同步 表決器4發(fā)送心跳消息，協(xié)助在線狀態(tài)的同步表決器進行故障檢測，離線狀態(tài)的同步表決 器定時向在線狀態(tài)的同步表決器發(fā)送狀態(tài)信息，協(xié)助在線狀態(tài)的同步表決器確認是自身故 障還是計算機故障，若同步表決器4檢測到從控制計算機數(shù)據(jù)超時或數(shù)據(jù)連續(xù)三次錯誤， 則將該從控制計算機數(shù)據(jù)置為非法值，將其軟隔離，使其永不參與表決，系統(tǒng)降級為雙機冗 余模式或單機工作模式。
[0047] (7)若同步表決器檢測到主控制計算機故障時，則將該主控制計算機軟隔離，重新 發(fā)送一次握手消息，按照步驟（1)的方法重新確定主控制計算機，然后按照步驟（2)-(5)控 制動力定位系統(tǒng)。具體地，若同步表決器4檢測到主控制計算機3A同步消息發(fā)送超時或數(shù) 據(jù)連續(xù)三次錯誤，則認為主控制計算機3A故障，重新向三臺控制計算機3發(fā)送握手消息，根 據(jù)同步表決器4上主控制計算機優(yōu)先級配置將次優(yōu)先級計算機置為主控制計算機，實現(xiàn)主 控權切換。
[0048] 本實施例的計算機控制系統(tǒng)由同步表決器切換到三機冗余的系統(tǒng)重組方法為：
[0049] (1)當系統(tǒng)工作在單機模式時，若在線狀態(tài)的同步表決器檢測到某故障的從控制 計算機恢復正常，則通過與其相連的數(shù)據(jù)緩存器將該恢復正常的從控制計算機加入到控制 計算機系統(tǒng)中，使控制計算機系統(tǒng)升級為雙機冗余模式；
[0050] (2)當系統(tǒng)工作在雙機冗余模式時，若在線狀態(tài)的同步表決器檢測到故障的從控 制計算機恢復正常，即同步表決器4檢測到故障的從控制計算機數(shù)據(jù)連續(xù)三次正確，則取 消非法值操作，使其參與表，即通過與其相連的數(shù)據(jù)緩存器將該恢復的從控制計算機加入 到控制計算機系統(tǒng)中，使控制計算機系統(tǒng)升級為三機冗余模式。
[0051] 當系統(tǒng)工作在雙機冗余模式時，若發(fā)生主控制計算機故障或從控制計算機故障， 運行規(guī)律仍如上描述。
[0052] 以上描述是對本實用新型的解釋，不是對實用新型的限定，本實用新型所限定的 范圍參見權利要求，在不違背本實用新型的精神的情況下，本實用新型可以作任何形式的 修改。
【主權項】
1. 一種可降級的同步表決計算機控制系統(tǒng)，其特征在于：由三套傳感器系統(tǒng)、三臺數(shù) 據(jù)采集器、三臺控制計算機和兩臺同步表決器組成，所述傳感器系統(tǒng)將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給 對應的數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器將傳感器數(shù)據(jù)打包后發(fā)送給對應的控制計算機，所述 控制計算機與所述同步表決器相連，實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)、控制率解算數(shù)據(jù)和指令消息的傳遞， 所述兩個同步表決器通過串口互聯(lián)以實現(xiàn)狀態(tài)信息的交換及相互監(jiān)測； 所述三套傳感器系統(tǒng)與三臺數(shù)據(jù)采集器一一對應相連，所述傳感器系統(tǒng)通過串口通信 將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給對應的數(shù)據(jù)采集器，所述三臺數(shù)據(jù)采集器與三臺控制計算機一一對應 相連，所述數(shù)據(jù)采集器將接收到的傳感器數(shù)據(jù)打包后通過以太網(wǎng)方式發(fā)送給對應的控制計 算機； 每個所述控制計算機都通過通信串口和監(jiān)測串口分別與兩個同步表決器互聯(lián)，所述 控制計算機與同步表決器通過通信串口完成傳感器數(shù)據(jù)、控制率解算數(shù)據(jù)及指令信息的交 互，所述控制計算機與同步表決器通過監(jiān)測串口完成心跳檢測消息的交互，所述同步表決 器選擇FPGA芯片作為主控芯片。2. 根據(jù)權利要求1所述的可降級的同步表決計算機控制系統(tǒng)，其特征在于：兩個所述 同步表決器中的一個為在線狀態(tài)，另外一個為離線狀態(tài)，在線狀態(tài)的同步表決器和離線狀 態(tài)的同步表決器通過串口互聯(lián)實現(xiàn)狀態(tài)信息的交換及相互監(jiān)測，當在線狀態(tài)的同步表決器 故障時，其降級為離線狀態(tài)，所述離線狀態(tài)的同步表決器升級為在線狀態(tài)使系統(tǒng)繼續(xù)工作。3. 根據(jù)權利要求2所述的可降級的同步表決計算機控制系統(tǒng)，其特征在于：所述同步 表決器通過通信串口的數(shù)據(jù)超時、數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)錯誤以及數(shù)據(jù)表決結果實時檢測三臺控 制計算機的故障，所述同步表決器通過監(jiān)測串口的計算機自檢信息定位控制計算機內部故 障并結合通信數(shù)據(jù)定位故障源。4. 根據(jù)權利要求3所述的可降級的同步表決計算機控制系統(tǒng)，其特征在于：所述同步 表決器通過數(shù)據(jù)緩存器將數(shù)據(jù)發(fā)往所述通信串口和監(jiān)測串口，所述數(shù)據(jù)緩存器可對故障的 控制計算機進行軟隔離。
【專利摘要】本實用新型的可降級的同步表決計算機控制系統(tǒng)，由三套傳感器系統(tǒng)、三臺數(shù)據(jù)采集器、三臺控制計算機和兩臺同步表決器組成，所述傳感器系統(tǒng)將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給對應的數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器將傳感器數(shù)據(jù)打包后發(fā)送給對應的控制計算機，所述控制計算機與所述同步表決器相連，實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)、控制率解算數(shù)據(jù)和指令消息的傳遞，所述兩個同步表決器通過串口互聯(lián)以實現(xiàn)狀態(tài)信息的交換及相互監(jiān)測。本實用新型的控制計算機協(xié)同同步表決器完成數(shù)據(jù)同步、傳感器數(shù)據(jù)和控制率解算數(shù)據(jù)的表決、故障檢測和系統(tǒng)重組等功能。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205068032
【申請?zhí)枴緾N201520355347
【發(fā)明人】孫軍
【申請人】孫軍
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年5月28日