计算机控制系统可靠性设计.ppt

1、第十章 计算机控制系统的 可靠性设计,10.1 概 述 10.2 干扰的来源 10.3 电源与供电系统的抗干扰措施 10.4 信号传输通道的抗干扰措施 10.5 系统可靠性设计 10.6 故障诊断技术,10.1 概 述,计算机控制系统在工作过程中，会受到来自系统内部和外部的各种干扰的影响，在这些干扰的作用下，系统会产生异常状态，即发生错误或故障。 系统发生的瞬时性的、不经维修也能恢复正常的异常状态，称为错误。 系统发生的固定性的、只有通过修理才能恢复正常的异常状态，称为故障。 提高计算机控制系统可靠性的措施,提高计算机控制系统可靠性的措施,提高元器件和设备的可靠性 采取抗干扰措施，提高系统对环

2、境的适应能力 采用可靠性设计技术 采用故障诊断技术,10.2 干扰的来源,从系统电源和电源引线（包括地线）侵入的干扰 从系统的信号输入/输出传输通道引入的干扰 空间电磁干扰 静电噪声 其它环境因素的影响,10.3 电源与供电系统的 抗干扰措施,远离干扰源 安装电源低通滤波器 采取变压器屏蔽和分路供电措施 采取措施拓宽对电网波动的适应能力 使用压敏电阻和均衡器 直流侧去耦措施 供电系统应合理配线和布线 电柜接地和公共接地的处理 尖峰脉冲干扰的综合防治,10.4 信号传输通道的抗干扰措施,信号传输通道的干扰，是由于电磁场耦合或地线环路引起的。 常用处理方法 抑制干扰源 使用双绞线和同轴电缆阻止耦合

3、干扰的侵入 接地处理,10.5 系统可靠性设计,系统硬件可靠性的度量 硬件故障冗余系统及其可靠性 软件可靠性技术,1. 系统硬件可靠性的度量,故障率 可靠性与不可靠性 平均无故障间隔时间 可保持性 可用性,故障率,对于一个具有N个元件的系统，运行时间t后，有F(t)个元件失效，其余S(t)个元件正常工作，则定义元件的故障率为 失效率表示单位时间内元件失效的概率，也可认为是单位时间内发生故障的平均次数。,图10.11 元件的故障率变化趋势,可靠性与不可靠性,可靠性是系统在规定的条件下和规定的时间内完成功能的概率。 可靠性为 不可靠性为,平均无故障间隔时间,平均无故障间隔时间表示的是从一次故障到下

4、一次故障的平均时间，记为MTBF（Mean Time Between Failures）。,可保持性,可保持性(Maintainability)是指系统在给定的时间内可以隔离或修复故障的概率，它表示系统可以正常运行的概率，反映了维修人员的维修速度。,可用性,系统的可用性(Availability)是指系统能按要求正常工作的概率。,2. 硬件故障冗余系统及其可靠性,如果一个系统在出现一定的运行性故障时，依靠系统冗余硬件的内驻能力，仍能保持系统连续正确地执行其程序和输入、输出功能，则称这一系统为硬件故障冗余系统。 并联系统 表决系统 备用系统,3. 软件可靠性技术,软件可靠性技术设计，主要有两个方

5、面的内容 通过软件提高系统的可靠性 提高软件自身的可靠性,10.6 故障诊断技术,故障类型 故障诊断的任务 故障诊断的内容 故障诊断方法,故障类型,从故障发生的部位看，分为传感器故障、执行器故障和受控对象故障和控制器故障 根据故障性质，分为突变故障和缓变故障 从建模角度出发，可分为乘性故障和加性故障 从故障间的相互关系，分为单故障和多故障、独立故障和局部故障,故障诊断的任务,故障诊断的任务是当系统发生故障时，系统中的全部或部分的参量就表现出与正常状态不同的特性，这种差异就包含着丰富的故障信息，对系统故障的特征进行描述，并利用它去检测和隔离系统的故障。,故障诊断的内容,故障的特征提取 故障的分离与估计 故障的评价和决策,故障诊断方法,基于解析模型的故障诊断的方法 状态