基于CAN现场总线的N+M容错遥控铲掘机控制系统研究

本文主要探讨了2001年发表的一篇关于"基于现场总线的N+M容错控制系统"的研究论文，作者为杜志江、路同泼和高国安，来自哈尔滨工业大学机器人研究所。该研究以机器人化遥控铲掘机为具体应用实例，深入分析了这种新型控制系统的体系架构、热切换机制以及容错策略。 首先，文章提出了基于现场总线（如CAN bus）的N+M热切换容错控制系统的总体设计。N+M系统是指在正常运行时，系统能够同时支持N个设备工作，并且在某个设备故障时，可以立即切换到备份的M个设备之一，确保系统持续运行。这种设计显著提高了系统的可靠性，尤其是在复杂的工业环境中，比如自动化生产线或远程操作设备，它能有效防止因单点故障导致的整个系统停工。 热切换，即在不影响系统正常工作的前提下进行设备的快速切换，是该系统的关键特性。通过优化算法和实时监控，系统能在短时间内识别并替换故障设备，保证了控制系统的连续性和稳定性。此外，采用现场总线技术，使得数据传输更加高效、可靠，减少了中央处理单元的压力，提升了整个系统的响应速度。 容错策略则围绕如何在系统设计阶段就考虑到可能出现的各种故障情况展开，包括硬件故障、软件错误以及网络通信问题。通过冗余设计和故障检测机制，系统能够在遇到问题时自动采取措施，降低故障对系统性能的影响。 相比于传统的故障 tolerant 控制系统，基于现场总线的 N+M 方法具有明显的优点：结构更为简洁，易于维护；可靠性大大提高，减少了因故障导致的停机时间和维修成本；同时，其灵活性也更强，能够适应不同类型的设备和应用需求的变化。 这篇论文不仅在理论层面提供了深入的分析，还为实际工程中的容错控制系统的实现提供了新的思路和技术路线。它对于自动化领域，特别是在机器人技术、远程操作设备以及工业自动化中的应用具有重要的现实意义，展示了现场总线技术在提高系统可靠性方面的巨大潜力。因此，这篇研究对于推动该领域的技术进步和发展具有不可忽视的价值。