冗余动力定位系统切换技术研究

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1、冗余动力定位系统同步切换技术研究摘要动力定位系统可以使船舶在海上保持一定的位置和方向，具有不受水深的限制、投入和撤离迅速等优点，对于许多进行海上作业的船舶来说，动力定位系统都是必要的支持系统。由于动力定位系统的可靠性与船舶的安全性密切相关，为了提高其可靠性，人们对动力定位系统的冗余技术进行了研究。本论文重点研究了冗余系统的同步以及切换技术，主要内容如下：首先，根据相关的技术要求，设计了双机冗余动力定位系统的总体结构，并在一级冗余动力定位系统的基础上搭建了双冗余试验平台。介绍了系统的可靠性指标并给出几个重要指标的计算方法，对三冗余系统的可靠性进行了理论计算。第二

2、，研究了冗余动力定位系统的同步技术。分析了硬件同步和软件同步的一般方法，结合硬件同步中的主从同步和软件同步中的基于同步检测点的同步算法，利用这两种方法的优点和中心思想，设计了基于主从方式的软件同步算法。在QNX系统下开发了同步算法所需要的软件模块。第三，研究了冗余动力定位系统的切换技术。作为切换的前提，讨论了系统的故障的种类及其检测方法。为了使系统在故障时能可靠地切换，在硬件方面，设计了用于系统切换的仲裁电路用于系统硬件方面的故障检测，设计了信号切换电路和模拟信号隔离电路用于系统输出信号的隔离和切换。在软件方面，针对三冗余系统设计了一种基于历史积分的数据表决算

3、法。最后，在QNX的环境下对搭建的双机冗余系统进行了测试。首先介绍了测试的软硬件环境，包括QNX系统，和实际测试中的系统组成。其次针对系统的故障类型，设计了故障的模拟方案。最后测试了系统的上电抢占性能，同步性能和切换性能，对系统的响应做出了分析并得出测试结论。通过实验测试，系统能够完成上电抢占，双机运行同步，故障检测和主从切换等功能，达到了设计的要求，完成了设计目标。关键词：冗余；动力定位；同步；切换；容错冗余动力定何系统同步切换技术研究ABSTRACTDynamicpositioningsystemcanmakethevesselkeepcertainpos

4、itionanddirectiononthesea，haveadvantagesthatarenotrestrictedbythedepthofwaterandenterorretreatrapidly，andachievethepreciseflexibilityofships．Tomanyvesselswhichcarryontheoperationonthesea，itisnecessarytousethedynamicpositioningsystem．Becausethereliabilityofthedynamicpositioningsystem

5、hasacloserelationshiptotheship’ssafety，redundantdynamicpositioningsystemisstudied．toimproveitsreliability．ThefocusofthispaperistostudythetechnologyofsynchronizationandswitchingofredundantsystemsFirstofall，adualredundantdynamicpositioningsystemisdesignedandbuilt．Thesystemreliabilityi

6、ndexanditscalculationmethodarediscussed．Thereliabilityofthetripleredundantsystemwascalculated．Secondly，thetechnologyofsynchronizationofredundantdynamicpositioningsystemisstudied．Thegeneralmethodofthesynchronizationinhardwareandsoftwareisanalyzed，basedonwhichasoftwarealgorithmofsynch

7、ronizationwhichbasedonmaster—slavemodeliSdesigned，andthesoftwaremodulesthatsynchronizationalgorithmneedsisdevelopedundertheQNXOS．Thirdly，theswitchingtechnologyofredundantdynamicpositioningsystemisstudied．Astheprerequisiteforswitching，thetypeofsystem’Sfaultsandtheirdetectionmethodsar

8、ediscussedTomakethe