汽车智能底盘原理及技术 课件 第七章 智能底盘冗余及容错技术.pptx

第七章智能底盘冗余及容错技术

智能驱动系统课前小讨论2戴姆勒（Daimler）和大众（Volkswagen）等品牌的高端车型中，广泛应用了自适应控制和容错技术，通过自适应控制算法，系统能够在发生故障时自动调整控制策略，以维持车辆的稳定性和可控性。丰田（Toyota）和本田（Honda）等品牌的车辆中，配备了先进的FDD系统，通过传感器和软件算法实时监测系统状态，及时发现和诊断故障，以提高底盘系统的可靠性和安全性。底盘冗余及容错技术在各大厂商中应用都非常广泛。结合你的了解，谈一谈智能底盘冗余及容错技术的发展情况以及未来的发展趋势。

第七章智能底盘冗余及容错技术3冗余及容错控制技术驱动系统冗余设计及容错控制制动系统冗余设计及容错控制转向系统冗余设计及容错控制悬架系统冗余设计及容错控制跨系统冗余设计及容错控制

冗余及容错控制技术1.1冗余技术4冗余技术又称储备技术或容灾备份技术，是指在正常系统运行所需的基础上，加上一定数量的额外资源，以便在主要组件或部件失效时，这些额外资源能够维持系统功能的正常运行。主要的冗余技术有以下几种类型：结构冗余静态冗余：也称为屏蔽冗余或被动冗余，常用的有三模冗余和多模冗余。它通过物理的冗余结构来屏蔽系统中出现的错误。动态冗余：又称为主动冗余，通过故障检测、故障定位及故障恢复等手段达到容错的目的。混合冗余：结合了静态冗余和动态冗余的优点，既能屏蔽故障又能检测和恢复故障。

冗余及容错控制技术1.1冗余技术5主要的冗余技术有以下几种类型：2.信息冗余（数据冗余）信息冗余是在实现正常功能所需的信息外，再添加一些信息，以保证运行结果正确性的方法。例如，在网络通信中，TCP协议使用ACK确认消息机制以及校验和方法来检测和纠正任何数据传输中的错误。3.时间冗余时间冗余是以时间（即降低系统运行速度）为代价，以减少硬件冗余和信息冗余的开销，达到提高可靠性的

冗余及容错控制技术1.2容错控制技术6容错控制系统（Fault-tolerantControlSystem,FTCS）是指可以自动适应系统组件之间的故障，同时保持系统稳定性以及所需整体性能水平的控制系统。其目标在于，当系统发生故障时，能够在保证系统稳定的前提下维持预设的系统性能。主要有两种思路：（1）通过重新组织系统剩余的执行能力，包括硬件冗余和解析冗余，主动适应故障发生后的系统动态，保证功能继续执行；（2）基于预设的故障集合设计可以直接抵抗故障的固定处理策略，故障发生后不进行主动诊断与重新调度。基于上述两种处理思想的不同，发展出了：主动容错和被动容错控制方式。

冗余及容错控制技术1.2容错控制技术7容错控制系统（Fault-tolerantControlSystem,FTCS）是指可以自动适应系统组件之间的故障，同时保持系统稳定性以及所需整体性能水平的控制系统。其目标在于，当系统发生故障时，能够在保证系统稳定的前提下维持预设的系统性能。主要有两种思路：（1）通过重新组织系统剩余的执行能力，包括硬件冗余和解析冗余，主动适应故障发生后的系统动态，保证功能继续执行；（2）基于预设的故障集合设计可以直接抵抗故障的固定处理策略，故障发生后不进行主动诊断与重新调度。基于上述两种处理思想的不同，发展出了：主动容错和被动容错控制方式。

冗余及容错控制技术81.2容错控制技术被动式容错控制方法（PassiveFault-tolerantControlSystem,PFTCS）从对故障的处理方式来看，PFTCS一个固定的控制器，其对包括故障系统在内的所有可能子系统均需实现有效控制。从图中可以看出，被动容错控制没有针对故障的检测机制，也不会自动调整控制参数和策略。优点：设计相对简单缺点：难以用一组固定的控制参数适应所有考虑到的故障情形

冗余及容错控制技术91.2容错控制技术针对执行器故障的被动容错控制通常采用鲁棒控制策略，能够使系统对各种扰动和参数变化具有较高的容忍度。1、构建系统状态方程：2、执行器故障可以表示为：3、线性化的系统故障模型：

冗余及容错控制技术101.2容错控制技术针对执行器故障的被动容错控制假设参考状态量为r，定义，可以得到增广系统：设计增益调度状态反馈控制器：系统可以写成：采用鲁棒控制算法可以得到待设计的增益量K

冗余及容错控制技术111.2容错控制技术主动容错控制（ActiveFault-tolerantControlSystem，AFTCS）AFTCS也被称为自修复控制系统、重构控制系统或者自设计系统。与PFTCS不同，AFTCS可以根据故障检测与诊断模块的诊断结果主动调整控制率，具有更高的灵活性以及获得更好控制性能的潜力。AFTCS中包含三大组成部分