计算机控制系统可靠性设计

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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

2、性采取抗干扰措施，提高系统对环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

3、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

4、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一次故障的平均时间，记为MTBF（MeanTimeBetweenFailures）。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

5、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

6、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估计方法参数估计方法基于信号处理的方法利用Kullback信息准则检测故障基于小波变换的故障诊断方法基于知识的方法基于神经网络的方法模糊逻辑方法