Рассматривается реализация резервированной аппаратуры управления электроприводом, выполненной на  основе  микросхем  с  программируемой  структурой.  Резервирование  выполнено  способом  постоянного  общего резервирования. В отличие от раздельного резервирования замещением с использованием ненагруженного резерва,  общего резервирования замещением, такой способ обеспечивает сохранение всех функций аппаратуры при переходе на резерв, а также непрерывный контроль исправности основного и резервного каналов. Приведен пример реализации  такой  аппаратуры.  Структурная  схема  канала  управления  электроприводом  содержит  два  блока  управления  – основной и резервный, а также четыре источника питания. Программирование аппаратуры осуществлялось с исполь-зованием автоматного подхода. Разработана модель канала управления электроприводом, обеспечивающая совместное моделирование управляющей машины состояний и силового преобразователя. Благодаря наглядности и иерар-хичности конечных автоматов было сокращено время отладки по сравнению с традиционным программированием.  Для синтеза управляющей машины состояний в системе проектирования производителя микросхем необходимо описать ее на языке описания аппаратуры. Такое описание формировалось автоматически средствами пакета MATLAB. Для проверки результатов были разработаны и изготовлены два образца блока управления, два образца источников вторичного электропитания и макет прибора. Блоки устанавливались в макет прибора. Образцы блоков были выпол-
нены в соответствии с требованиями, предъявляемыми к поставляемой аппаратуре. Приведены результаты модели-рования и испытаний канала управления в исправном состоянии, а также при имитации неисправности основного  блока управления. Автоматный подход позволил наблюдать и отлаживать переходы в управляющей машине состояний  при  моделировании  переходных  процессов,  протекающих  при  имитации  неисправностей.  Результаты  работы могут быть использованы при создании отказоустойчивых каналов управления электроприводом.
" />
УДК621.039.564

РАЗРАБОТКА РЕЗЕРВИРОВАННОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НА ОСНОВЕ АВТОМАТНОГО ПОДХОДА

Янкин Ю. Ю., Шалыто А. А.


Читать статью полностью 
Язык статьи - Русский


Аннотация
 Рассматривается реализация резервированной аппаратуры управления электроприводом, выполненной на  основе  микросхем  с  программируемой  структурой.  Резервирование  выполнено  способом  постоянного  общего резервирования. В отличие от раздельного резервирования замещением с использованием ненагруженного резерва,  общего резервирования замещением, такой способ обеспечивает сохранение всех функций аппаратуры при переходе на резерв, а также непрерывный контроль исправности основного и резервного каналов. Приведен пример реализации  такой  аппаратуры.  Структурная  схема  канала  управления  электроприводом  содержит  два  блока  управления  – основной и резервный, а также четыре источника питания. Программирование аппаратуры осуществлялось с исполь-зованием автоматного подхода. Разработана модель канала управления электроприводом, обеспечивающая совместное моделирование управляющей машины состояний и силового преобразователя. Благодаря наглядности и иерар-хичности конечных автоматов было сокращено время отладки по сравнению с традиционным программированием.  Для синтеза управляющей машины состояний в системе проектирования производителя микросхем необходимо описать ее на языке описания аппаратуры. Такое описание формировалось автоматически средствами пакета MATLAB. Для проверки результатов были разработаны и изготовлены два образца блока управления, два образца источников вторичного электропитания и макет прибора. Блоки устанавливались в макет прибора. Образцы блоков были выпол-
нены в соответствии с требованиями, предъявляемыми к поставляемой аппаратуре. Приведены результаты модели-рования и испытаний канала управления в исправном состоянии, а также при имитации неисправности основного  блока управления. Автоматный подход позволил наблюдать и отлаживать переходы в управляющей машине состояний  при  моделировании  переходных  процессов,  протекающих  при  имитации  неисправностей.  Результаты  работы могут быть использованы при создании отказоустойчивых каналов управления электроприводом.

Ключевые слова: электропривод, резервирование, автоматное программирование, конечный автомат, микросхемы с программируемой структурой, программируемые логические интегральные схемы

Список литературы
1. Jahns T.M. Improved reliability in solid state AC drives by means of multiple independent phase drive units
// IEEE Transactions on Industry Applications. 1980. V. 1 А-16. N 3. P. 321–331.
2. Welchko B.A., Lipo T.A., Jahns T.M., Schulz S.E. Fault tolerant three-phase AC motor drive topologies: a
comparison of features, cost, and limitations // IEEE Transaction on Power Electronics. 2004. V. 19. N 4. P.
1108–1116.
3. Ertugrul N., Soong W., Dostal G., Saxon D. Fault tolerant motor drive system with redundancy for critical applications
// PESC Record – IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference. 2002. V. 3. P. 1457–1462.
4. Hopper T., Anders M., Stuckmann C. Building electric motors for space, with redundancy and high reliability
// Proc. 14th European Space Mechanics and Tribology Symposium, ESMATS2011. Constance, Germany,
2011. P. 373–378.
5. Estima J.O., Cardoso A.J.M. Fast fault detection, isolation and reconfiguration in fault-tolerant permanent
magnet synchronous motor drives // IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE 2012. Raleigh,
USA, 2012. Art. 6342310. P. 3617–3624.
6. Mecrow B.C., Jack A.G., Haylock J.A., Coles J. Fault-tolerant permanent magnet machine drives // IEE Proceedings:
Electric Power Applications. 1996. V. 143. N 6. P. 437–442.
7. Heo H.-J., Im W.-S., Kim J.-M., Kim Y.-G., Oh J.-S. Fault tolerant control methods of dual type independent
multi-phase BLDC motor under open-switch fault conditions // IEEE Applied Power Electronics Conference
and Exposition - APEC. 2012. Art. 6166032. P. 1591–1596.
8. Hong G., Wei W., Wei X., Yanming L. Design of electrical/mechanical hybrid 4-redundancy brushless DC
torque motor // Chinese Journal of Aeronautics. 2010. V. 23. N 2. P. 211–215.
9. Янкин Ю.Ю., Шалыто А.А. Автоматное программирование ПЛИС в задачах управления электропри-
водом // Информационно-управляющие системы. 2011. № 1. С. 50–56.
10. Пимкин А. Транслятор описания конечного автомата в исходный код на языке описания аппаратуры
Verilog [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://ded32.ru/abnl/?adsdata=AsJDvjngrvsPp;cI8YiPERzKnyXh4Nnpq3K948B5eKN;Yjt!my4de!4H0cMG
F4x0LuVf94xtqBhsFDyZEsjHKJU4Yvu64u5r8nH2xz3Gjgoo, свободный. Яз. рус. (дата обращения
16.03.14).
11. Harel D. Statecharts: a visual formalism for complex systems // Science of Computer Programming. 1987. V.
8. N 3. P. 231–274.
12. Поликарпова Н.И., Шалыто А.А. Автоматное программирование. СПб: Питер, 2009. 176 с.
13. Козаченко В.Ф. Эффективный метод программной реализации дискретных управляющих автоматов
во встроенных системах управления [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://www.motorcontrol.ru/publications/state_mashine.pdf, свободный. Яз. рус. (дата обращения
10.08.2014).
14. Stateflow Getting Started Guide / R2014a MathWorks Documentation. [Электронный ресурс]. Режим дос-
тупа: http://www.mathworks.com/help/pdf_doc/stateflow/sf_gs.pdf, свободный. Яз. англ. (дата обращения
24.09.2014).
15. About the State Machine Editor/Quartus II Help [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://quartushelp.altera.com/current/master.htm#mergedProjects/verify/rtl/rtl_view_sme.htm, свободный.
Яз. англ. (дата обращения 14.03.14).
16. StateCad Help [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx10/help/iseguide/mergedProjects/state/whn
js.htm, свободный. Яз. англ. (дата обращения 14.03.14).
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика