РАЗРАБОТКА РЕЗЕРВИРОВАННОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НА ОСНОВЕ АВТОМАТНОГО ПОДХОДА

 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.

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).

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License