首页>轴承知识>依据双DSP的磁轴承数字操控器容错描绘

依据双DSP的磁轴承数字操控器容错描绘

来源:轴承网时间:2013-09-05

　　导言
　　电磁轴承(AMB)是运用可控电磁吸力将转子悬浮起来的一种新式高功用轴承；具有无触摸、无冲突、高速度、高精度、不需光滑和密封等一系列特色；在交通、超高速超精细加工、航空航天等高科技领域有着宽广的远景.
　　因为磁悬浮体系本征不安稳；操控体系的好坏将会直接决议磁轴承的功用.这些年国内外在数字操控方面开展很快；数字操控器将是将来的磁轴承操控的干流；图1为数字磁轴承操控体系布局框图.本文从工业运用的要求和本钱思考；对图1虚线方框内的操控器进行了容错描绘；提出了双DSP容错操控器的计划；而关于传感器、线圈和功率放大器有些的容错描绘本文不进行评论.
　　磁悬浮操控器的容错描绘剖析
　　冗余是完成容错和进步可靠性的一种有用办法；关于磁轴承DSP操控体系来说；其自身的时刻余量和程序空间余量都十分有限；故首要是选用硬件冗余；即选用多DSP冗余描绘来进步体系的可靠性.
　　在多机冗余体系描绘中；要害难题是多机的重构战略、多机的裁定切换逻辑及多机运转的同步等.小规模的终端体系相关于功用强大的中间操控体系有四个显着的特色：体系布局较简略、本钱较低，软硬件资源比拟缺少，有必要具有很好的实时功用，运转时刻余度太小.经过以上剖析与对本钱的思考；本文提出了对准工业运用的双机热备冗余操控体系描绘计划.
　　描绘原理
　　本操控体系布局如图2所示；其间冗余中间操控功用是经过CPLD来完成的.模拟信号别离输入到两个DSP进行运算；由中间裁定模块挑选主DSP；然后由主DSP来处置输出到D/A变换的数据、时序和RS-232的输出信号.
　　输入缓冲模块
　　为了消除输入端输入阻抗带来的影响；关于数字信号添加一级缓冲器；能够减小外围电路的搅扰.本体系中；首要是进行RS-232和晶振、复位、外部中止输入信号的缓冲(RS-232的输出接口由主DSP进行操控).别的；关于模拟信号本描绘经过电压跟从器来完成阻抗匹配；并减小了差错和A/D变换的时刻.
　　DSP时钟同步的完成
　　因为本描绘计划是经过DSP的彻底同步来完成冗余操控的；故选用双DSP一起运用一个晶振信号的办法.体系作业时；要待电源安稳和晶振彻底起振后；才能对DSP进行复位.经过对实验室现有的操控体系的测验；电源安稳和晶振安稳起振的时刻大概是40ms；故复位时刻应挑选大于该值.此外；为了进步其抗搅扰性；复位后的信号经过施密特触发器后最棒先经过CPLD缓冲；然后再接到DSP的复位端.
　　硬件毛病判定模块
　　本描绘中运用每个DSP CLKOUT引脚的输出信号作为判定硬件毛病的基本条件.若是DSP硬件正常作业；CLKOUT引脚将输出固定的时钟波形，若是体系的CLKOUT没有时钟波形输出；将以为该DSP硬件不正常；然后由中间裁定模块来阻隔该DSP.其详细完成办法就是CLKOUT信号经CPLD完成的分频器后送到单稳态触发器74LS123；若体系的CLKOUT信号不正常；74LS123会发生跳变；唆使中间裁定模块阻隔不正常DSP.
　　输出总线表决模块
　　输出总线表决模块首要完成体系的容错；处置体系的软毛病.当两DSP的总线输出信号进行比拟时；若是不一样；则标明某个DSP或许两个DSP都发生了软毛病；体系遏止过错输出；并由中间裁定模块对此状况进行处置；使体系完成容错功用.思考到A/D变换的差错；本描绘只对输出数据总线的高8位进行表决.
　　中间裁定模块
　　中间裁定模块首要是剖析由输出总线表决模块和硬件毛病判定模块输出的成果；并做出判别；断定主DSP.主DSP的功用首要是操控对外的输出；包含操控D/A变换输出和RS-232的输出.
　　中间裁定模块的裁定办法
　　当硬件判定模块和软件表决模块都没有报错；则体系选用默许的DSP1为主DSP，若是硬件判定模块有一块DSP报错；则阻隔犯错的DSP；另一个为主DSP ；而且报警，若是两个DSP都报错；则会陈述体系的过错；并供给操控体系发生过错的接口信号；让体系在最短的时刻里发动安保体系.当两个DSP都没有发生DSP硬件报错时；若是软件表决模块报错；则经过CPLD发动复位信号；从头复位两个DSP；并由CPLD中间操控模块记载复位次数；若是体系接连复位次数超越四次且没有呈现一次正确的输出总线成果或两个DSP在线自检均没有经过；将会发动安保体系，若是有一个DSP自检不经过；则阻隔该DSP；体系会输出报警信号；一起主DSP操控权交给另一DSP，若是复位次数小于四次；且呈现了正确的输出总线成果；CPLD模块会铲除复位计数次数；主DSP依然是DSP1.
　　DSP软件完成
　　体系的软件流程框图如图3所示；其间虚线方框内是经过CPLD完成的.在DSP体系中；运用了看门狗模块；来处置体系程序跑飞难题.体系复位后；经过检测看门狗电路复位标记位来检测体系程序状况；若是是体系看门狗复位；经过软件使DSP发生输出总线报错；其成果与输出总线报错处置办法一样，不然为由裁定模块导致的复位；而且履行在线自检.若是在线自检不经过；CPLD会主动阻隔硬件.描绘中为减小体系的复位时刻和操控体系的接连性；存储数据的时分选用了双口RAM idt7133；这样能够在复位后疾速的选用前一次核算的暂存数据(彼此取对方数据；而且与个人的数据进行均匀)；从而使复位对体系的影响降到最小.
　　在线自检的完成
　　经过CPLD中间裁定模块来操控信号传输操控门；完成A/D变换；变换成基准电平(本描绘选用2。5V)后再经过实践的操控算法来核算；并将成果输出到CPLD与离线核算好的成果(存储在CPLD上)进行比拟；若是实时核算成果和离线成果一样；则表明体系自检经过；不然；主动阻隔自检不经过的DSP.
　　体系的可靠性评价
　　体系的中间操控模块是选用CPLD完成的；其可靠性远高于依据程序完成的DSP；本体系中把CPLD的毛病率近似以为是0；即均匀无毛病时刻远大于DSP.
　　依据电子体系模型可知；单机的可靠性随时刻改变遵守指数分布；即为Ri(t)=e-lit(li为毛病率)；所以单机体系的均匀无毛病时刻为1/l；而本计划的无均匀毛病时刻为：
　　明显；本体系的无毛病时刻为单机运转的1。5倍；较大的进步了操控器体系的可靠性.
　　结语
　　本文提出的磁悬浮容错操控器计划；选用了软硬件协同描绘；完成了毛病诊断和体系重建的功用；较大的进步了操控器的可靠性；为磁轴承的工业推广运用供给了功用保证.

推荐给朋友评论关闭窗口

本文链接 http://www.cbearing.com/cbzs_1352.html
转载请注明海力轴承网 http://www.cbearing.com

上一篇:精品轴承确定办理方法
下一编:火眼真经八大关键全方位解读轴承真伪