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水下运载器双余度控制计算机

2018-12-27 16:51:00 6117

 1、概述

水下运载器控制计算机主要根据采集的信息,进行运载器姿态信息的解算,给作动单元输出控制指令,是运载器上最核心的部分。由于运载器工作在无人值守的水下环境中,其上搭载的各个部件尤其是控制计算机系统容易受到外界环境的影响。控制计算机发生的一个微小的故障,轻则影响运载器的正常工作,重则可能使整个运载器失控,造成巨大的损失,这就要求控制计算机系统具有较高的性能和可靠性。

余度是需要出现两个或两个以上故障,而不是一个单独故障,才引起既定不希望发生工作状态的一种设计方法。余度设计是通过为系统增加多重资源,并实现对多重资源的合理管理,从而提高产品和系统可靠性的设计方法。由于受到成本、体积、功耗、重量等客观因素的影响,运载器控制计算机采用双冗余设计。 


2、特征优势

双机冗余系统有三种备份方式,即热备份、冷备份和温备份。三种备份方式各有优缺点,需要根据不同的使用场合采取不同的备份方式。水下运载器控制计算机需要具备高可靠性和不间断运行能力,所以采用热备份的备份方式。主机和备机同时处于加电工作的状态,当主机发生故障时,由检测和切换开关控制备机替代主机继续工作,从而提高了系统的实时性和可靠度。

(1)硬件结构:采用双段CPCI背板结构,在一个机箱内实现双余度通道的全备份模拟;风冷散热方式,军用级的电子元器件;螺旋式减振弹簧,最大限度减轻系统受到外界的冲击和振动影响,保证了系统的稳定性;选用高性能军品电源滤波器和通风截止波导板,保证良好的电磁兼容性能。

(2)软件结构:系统运行在高实时性、稳定性的VxWorks实时操作系统下,并基于系统网络实现双机同步和通信。

(3)控制算法开发环境:实现了由Matlab Simulink图形设计环境,到多处理器代码自动生成的全流程支持。

(4)双网热备:主备机使用反射内存网作为主同步通道,使用以太网作为备用同步通道。

3、系统结构

双冗余热备份计算机双机在系统启动后都处于正常工作状态,但是同时只有一台计算机对一个外围设备进行输出控制,当一台计算机故障时,另一台计算机接管对外设的输出控制功能。

 


4、应用领域

水下运载器双余度控制计算机用于计算机控制水下运载器。


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