造纸工业离散分布控制系统的容错设计(2)

2.2 系统故障的自我恢复

在离散分布控制系统中，如果某控制器结点出现故障，设其输出 ，其中 为噪声信号。对第Ⅰ个控制器，再定义一个变量 ，当该控制器故障时，使 ，正常则为0。这样，冗余结点控制器对第 个控制器的估计输出为

                          （12）

当控制器没有发生故障时，估计输出 因为 ；当控制器出现故障时， ，根据（7）式有：

     ＝

     ＝

     ＝

显然， 便是控制器正常时的正常输出。因为当冗余结点控制器检测到系统中有结点控制器出现故障时，便可以将对该控制器的估计输出取代该控制器的输出，从而保证了系统的正常工作，实现了系统故障的自我恢复。

3  实验举例

   图2表示的是一个简单的物料抓送机器系统和开关自动操纵设备组成的分布离散控制系统的示意图。物料抓送及其和开关操纵设备分别由独立的控制器（1＃ Controller和2＃Controller）实现控制。控制器所控制的动作包括：当物料抓送机器将所需的物料运送到开关自动控制设备的操作场所时，开关自动操纵设备按下开关。

                        图2 系统示意图

  根据前面的冗余设计思路，增加了一个冗余控制器（3＃ Controller）来实现该离散分布控制系统的冗余容错控制。

表1 控制器和控制对象的时序状态

从表1可以看出，1＃控制器在 时序时出现故障，到 时序时得到修复，控制对象在 （即1＃控制器出现故障）的时序段正常工作；同样。2＃控制器在 时序段和3＃控制器在 时序段出现故障时，整个系统运转正常。

    在整个控制器的故障诊断和修复过程中，控制器的状态信息通过网络通信获取并在冗余控制器中进行重新构建。

    实验结果证明，所设计的冗余结点控制器能够进行自我故障诊断，并证明离散分布控制系统在某控制器出现故障时仍然正常工作，系统具有较好的容错性。