容错控制系统

容错控制系统培训

2011年8月

3.1 容错控制系统

3.1.1 容错控制概述

容错原是计算机系统设计技术中的一个概念，指当系统在遭受到内部环节的局部故障或失效后，仍然可以继续正常运行的特性。将此概念引入到控制系统中，产生了容错控制的概念。

容错技术是指系统对故障的容忍技术，也就是指处于工作状态的系统中一个或多个关键部分发生故障时，能自动检测与诊断，并能采取相应措施保证系统维持其规定功能或保持其功能在可接受的范围内的技术。如果在执行器、传感器、元部件或分系统发生故障时，闭环控制系统仍然是稳定的，仍具有完成基本功能的能力，并仍然具有较理想的动态特性，就称此闭环控制系统为容错控制系统。

3.1.2 容错控制分类

根据不同的产品和客户需求，容错控制系统分类方式有多种，重点介绍两种：

?按设计分类：被动容错控制、主动容错控制；

?按实现分类：硬件容错、功能容错和软件容错。

3.1.2.1按设计分类的容错控制

1 被动容错控制介绍

被动容错控制是设计适当固定结构的控制器，该控制器除了考虑正常工作状态的参数值以外，还要考虑在故障情况下的参数值。被动容错控制是在故障发生前和发生后使用同样的控制策略，不进行调节。被动容错控制包括：同时镇定，完整性控制，鲁棒性容错控制，即可靠控制等几种类型。

2 主动容错控制介绍

主动容错控制是在故障发生后需要重新调整控制器参数，也可能改变控制器结构。主动容错控制包括：控制器重构，基于自适应控制的主动容错控制，智能容错控制器设计的方法。

3.1.2.2按实现分类的容错控制

1 硬件容错技术

容错控制系统中通常采用的余度技术，主要涉及硬件方面，是指对计算机、传感器和执行机构进行硬件备份，如图3所示。在系统的一个或多个关键部件失效时，通过监控系统检测及监控隔离故障元件，并采用完全相同的备用元件来替代它们以维持系统的性能不变或略有降级(但在允许范

围之内)。硬件冗余技术虽然可以提高系统的可靠性，但增加了系统的备用部件，提高了控制系统的成本，也增加了元件故障的概率。

图3 简易三余度控制系统方框图

随着控制系统的规模日益增大，复杂性迅速提高，其结构也越来越复杂，对数量庞大的系统单元全部采用硬件冗余有时是不可能的。随之产生了基于解析余度的功能容错控制技术。

2 功能容错技术

功能容错技术是基于控制系统不同部件的内在联系和功能上的冗余性，当系统的某些部件失效时，用其余完好的部件部分甚至全部地承担起故障部件所丧失的作用，以维持系统的性能在允许范围之内。重构容错控制是容错控制的一种重要方法，它主要基于故障诊断技术，重新组合控制系统的结构，以达到容错控制的目的。如图4所示，重构控制是针对系统的各种结构损伤，充分利用系统的功能冗余来实现控制律的重构。重构控制实质上是减少了传统余度控制中多重硬件冗余和软件冗余的方法，依托系统自身的功能冗余，使系统性能在发生故障时能得以恢复或维持。以飞机控制系统为例，当飞机某些舵面发生故障后，通过重构控制策略，将失效舵面的控制效果分配给健全的舵面，以补偿失效舵面的影响，保证飞机安全飞行或着陆。

图4 重构飞行控制系统的典型结构

3 软件容错技术

软件容错的目的是屏蔽软件故障，恢复因出错而影响程序运行进程。这类系统对硬件瞬时干扰引起的故障也能起到一定的屏蔽作用。软件容错的实现中需要硬件的保证和协同，如果软件容错配合合理的硬件冗余，可以起到比各自独自考虑容错更好的作用。常用的软件容错技术包括：多版本编程技术，恢复块技术等。

(1)多版本编程技术

多版本编程由V个实现相同功能的不同程序和一个管理程序组成，其结果经相互比较(表决)后输出，这种比较或表决可以采用多数决定、一致决定等方式。N个版本的程序产生的结果送管理程序中的比较向量，由管理程序的比较状态指示器发出表决指令，然后决定输出运算结果还是输出报警。

图5 多版本编程冗余基本结构

(2 ) 恢复块技术

恢复块技术首先认为程序是由若干个可以独立定义的块来构成，每个块都可以用一个根据同一需求说明设计的不同版本的备用块来替换，每个版本的模块和接受测试及恢复结构一起构成一个恢复块结构。其基本工作方式是:运行模块1，然后进行接收测试，如果通过测试便将输出结果给后续程序块:否则，调用模块2,??直到调用模块N，在N个模块用完后仍未通过测试，便进行出错处理。

随着容错控制系统的发展，现在软件部分在控制系统中的地位越来越重要了，甚至很多时候是容错控制系统的核心。这样，控制系统的可靠性的特性就由原来的硬件为主，逐渐转变为软硬件相结合，软硬件同等重要的情况。

图6 恢复块冗余基本结构

3.1.3 容错控制特点

典型的容错控制系统一般由传感器、计算机和执行机构三大部分组成。在各个部分分别采用硬件余度通过表决监控方式提高系统可靠性的同时，通过容错计算机控制，可以采用复杂的重构控制策略，在不增加系统硬件复杂性的前提下提高系统的可靠性。容错计算机的主要功能是:完成控制律的计算、所有传感器和执行机构的监控和余度管理以及计算机自身的监控和测试。

容错控制系统具有以下特点：

3.1.3.1系统的结构复杂

为了提高系统的可靠性，容错控制系统中无论是软件，还是硬件都采用了余度备份的方法，同时，还存在热备份和冷备份等许多情况，因此系统在结构上比实现相同功能的单通道系统复杂得多。

此外，通过比较监控装置和余度管理策略，当检测隔离某故障元部件后，系统结构会发生相应的变化，利用冗余元部件在余度降级情况下继续维持其功能或保持其功能在可接受的范围内，这些相比于传统的控制系统来说也较复杂。要对这样一个复杂结构的系统进行故障诊断和可靠性分析，困难是显而易见的。

3.1.3.2软硬件的相关性

首先，软硬件之间的功能相关性。在控制系统中，软硬件所完成的功能相互渗透。有些功能既可以由硬件来完成，也可以由软件来完成。软件固化在硬件中实现实时控制功能和信号处理功能，软硬件的接口己相当模糊，很难将软件和硬件严格区分开来。虽然功能的分配必须将功能完整地分配给硬件或软件，但其功能实现是由软硬件协同作用完成的。同时软件对硬件、硬件对软件都有一定的要求，例如实时控制软件要求硬件有足够快的运算速度和与之匹配的时序配置:硬件又要求软件以尽量少的代码占用尽量少的硬件空间实现控制功能。因此必须协调好硬件和软件之间的各种匹配关系，这种特点构成了软硬件之间的功能相关性。

其次，软硬件的故障相关性。由于软硬件在功能上的相互渗透，软硬件在故障上必定存在一定的藕合关系。通常一个硬件(或软件)的故障可以引发一系列其它的硬件或软件的故障，即产生相关的多重故障。相关多重故障不仅可以发生在硬件内部、软件内部、接口，也会在硬件、软件之间交替发生。有些情况下，一个原因会造成多个故障，即共因故障；有些情况下，虽然某些故障不至于立刻导致系统失效，但却加大了系统失效的趋势；而有些故障的发生，却使另外一些故障没有了出现的机会。在软件容错设计中，有些硬件故障可以用软件来弥补，称之为允许硬件故障的软件设计；信息传输过程中可以用硬件或软件来实现纠错。硬件在软件工作和不工作时都有可能发生故障，软件的工作和维修活动会因硬件的故障而中断；而软件不工作就不会发生故障。以上的软硬件之间的关系体现了软硬件的故障相关性。

3.1.4 容错控制应用

容错控制为提高复杂动态系统系统的可靠性提供一条新的途径，可以看作是保证系统安全运行的最后一道防线，被广泛应用高可靠要求的工业控制领域，现介绍几个应用系统。

3.1.

4.1冗余表决系统

TRICONEX公司的TS3000三重冗余表决系统（TMR），是典型的冗余容错控制系统，参见6.1.4.3节，被广泛应用发电厂、石化、冶金等行业。

3.1.

4.2容错服务器

工业控制系统有多种服务器：数据服务器、画面服务器等，这些服务器对工业生产至关重要，因此，保证它们的可靠稳定运行，就需要容错服务器的支持。主流应用的容错服务器有三类：服务器群集、双机热备份和单机容错。它们各自所对应的容错级别是从低到高的，也就是说服务器群集技术容错级别最低，而单机容错技术级别最高。现重点介绍双机热备份和单机容错。

1.双机热备份

双机热备份技术是一种软硬件结合的较高容错应用方案。该方案是由两台服务器系统和一个外接共享磁盘阵列柜(也可没有，而是在各自的服务器中采取RAID卡)及相应的双机热备份软件组成。

在这个容错方案中，操作系统和应用程序安装在两台服务器的本地系统盘上，整个网络系统的数据是通过磁盘阵列集中管理和数据备份的。数据集中管理是通过双机热备份系统，将所有站点的数据直接从中央存储设备读取和存储，并由专业人员进行管理，极大地保护了数据的安全性和保密性。用户的数据存放在外接共享磁盘阵列中，在一台服务器出现故障时，备机主动替代主机工作，保证网络服务不间断。

双机热备份系统采用“心跳”方法保证主系统与备用系统的联系。所谓“心跳”，指的是主从系统之间相互按照一定的时间间隔发送通讯信号，

表明各自系统当前的运行状态。一旦“心跳”信号表明主机系统发生故障，或者备用系统无法收到主机系统的“心跳”信号，则系统的高可用性管理软件认为主机系统发生故障，主机停止工作，并将系统资源转移到备用系统上，备用系统将替代主机发挥作用，以保证网络服务运行不间断。

双机热备份方案中，根据两台服务器的工作方式可以有三种不同的工作模式，即：双机热备模式、双机互备模式和双机双工模式。

（1）双机热备模式：即active/standby 方式，active服务器处于工作状态；而standby 服务器处于监控准备状态，服务器数据（包括数据库数据）同时往两台或多台服务器写入，保证数据的即时同步。当active服务器出现故障的时候，通过软件诊测或手工方式将standby机器激活，保证应用在短时间内完全恢复正常使用。

（2）双机互备模式：指两个相对独立的应用在两台机器同时运行，但彼此均设为备机，当某一台服务器出现故障时，另一台服务器可以在短时间内将故障服务器的应用接管过来，从而保证了应用的持续性，但对服务器的性能要求比较高，配置相对要好。

（3）双机双工模式：是目前cluster(群集)的一种形式，两台服务器均为活动，同时运行相同的应用，保证整体的性能，也实现了负载均衡和互为备份，需要利用磁盘柜存储技术(最好采用San方式)。WEB服务器或FTP 服务器等用此种方式比较多。

2. 单机容错

单机容错技术是在一台服务器实现高性能容错的。单机容错服务器最大的优势就在于它能够自动分离故障模块，在不中断运行的情况下，进行模块调换，对损坏的部件进行维护，并且在一切物理故障消除后，系统会自动重新同步运行，从而有效的解决了客户的后顾之忧。

单机容错服务器是通过CPU时钟锁频，通过对系统中所有硬件的备份，包括CPU、内存和I/O总线等的冗余备份；通过系统内所有冗余部件的同步运行，实现真正意义上的容错。系统任何部件的故障都不会造成系统停顿和数据丢失。目前，很多容错系统是基于IA架构的服务器，与Windows 系统完全兼容，实现以前只有在RISC系统上才能实现的容错。这种容错技术在IA服务器上的实现，将IA服务器的可靠性提高到了99.999%，同时服务器的运行是不间断的。

3.1.

4.3煤粉炉的容错控制系统

某130t/h煤粉炉的容错控制系统，如图7所示。

图7 某130t/h煤粉炉的容错控制系统

该容错控制系统的输入设备由传感器组、配电器和A/D模块组成。由于控制系统所需要采集的信号都是表征受控系统状态的重要参数，因此，该设计对输入单元，采用的都是三重余度布置，应用比较法，检测传感器通道故障，并自动隔离，进行报警。

控制系统的输出设备由一系列执行机构组成。由于大部分执行机构，如风门等，无法有效隔离，因此，对于执行机构单元，未进行冗余布置。

执行机构的检测主要依靠测量执行机构的位置反馈信号和控制器输出信号，然后进行比较，同时辅以执行机构动作影响的参数变化信号。以给粉机速度控制为例，调整机构的故障主信号是给粉机转速的反馈信号，辅助信号是炉内燃烧温度。

由于服务器和PLC的可靠性都已达到控制系统的要求(连续无故障工作时间长达105h)，另一方面由于程序执行的独立性，因此，服务器没有设计双机热备份系统，而采用了冷备份系统。

上位机和下位机各有相对独立的两套控制器。上位机控制器的控制算法比较复杂，具有自适应和优化等功能，而下位机控制器的控制算法则比较简单。故障监控系统在上位机运行。一般情况下，由上位机控制器输出，当上位机控制器异常时，转由下位机控制器输出，因此，下位机一定程度上实现了对上位机的容错处理。

容错控制的研究现状

容错控制的研究现状 容错控制研究的是当系统发生故障是的控制问题，因此必须首先明确故障的定义。故障可以定义为：“系统至少一个特性或参数出现较大偏差，超出了可以接受的范围，此时系统性能明显低于正常水平，难以完成系统预期的功能”[28]。而一直以来，对容错控制并没有一个明确的定义。这里给出一个比较容易理解的概念，即所谓容错控制是指当控制系统中的某些部件发生故障时，系统仍能按期望的性能指标或性能指标略有降低（但可接受）的情况下，还能安全地完成控制任务。容错控制的研究，使得提高复杂系统的安全性和可靠性成为可能。容错控制是一门新兴的交叉学科，其理论基础包括统计数学、现代控制理论、信号处理、模式识别、最优化方法、决策论等，与其息息相关的学科有故障检测与诊断、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等。 容错控制方法一般可以分成两大类，即被动容错控制(passive FTC)和主动容错控制(active FTC)。被动容错控制通常利用鲁棒控制技术使得整个闭环系统对某些确定的故障具有不敏感性，其设计不需要故障诊断，也不必进行控制重组，其一般具有固定形式的控制器结构和参数。但常常由于故障并不是经常发生的，其设计难免过于保守，并且其性能也不可能是最优的，而且一旦出现不可预知故障，系统的性能甚至稳定性都可能无法保障[29-31]。但它可以避免在主动容错控制当中由于需要检测诊断故障以及重组控制律造成的时间滞后，而这在时间要求严格的系统控制中是很重要的，因此被动容错控制在故障检测和估计阶段是必须的，它可以保证在系统切换至主动容错控制之前系统的稳定性[29-31]。主动容错控制可以对发生的故障进行主动处理，其利用获知的各种故障信息，在故障发生后重新调整控制器参数，甚至在某些情况下需要改变控制器结构。主动容错控制大多需要故障诊断（FDD）子系统，这正是其优于被动容错控制之处。Patton教授有一著名论断，即“离开了FDD单元，容错控制所能发挥的作用就会非常有限，只能对一些特殊类型的故障起到容错的作用”[20]。 （1）被动容错控制 被动容错控制基本思想就是在不改变控制器和系统结构的条件下，从鲁棒控制思想出发设计控制系统，使其对故障不敏感。其特点是不管故障发生不发生，它都采用不变的控制器保证闭环系统对特定的故障具有鲁棒性。因此被动容错控制不需要故障诊断单元，也就是说不需要任何实时的故障信息。从处理不同类型故障分，被动容错控制有可靠镇定、联立镇定和完整性三种类型。 可靠镇定是针对控制器故障的容错控制。其研究思想始于Siljak 在1980 年[2]提出的使用多个补偿器并行镇定一个被控对象。之后一些学者又对该方法进行了深入研究[32-34]。文[32]针对单个被控对象证明了当采用两个补偿器时，能够可靠镇定的充要条件是被控对象是强可镇定的。但条件若不满足，补偿器就会出现不稳定的极点，闭环系统就不稳定；另一方面，即使条件满足并有解，如何设计这两个补偿器也是极其困难的。文[33]做了进一步研究，给出了两个动态补偿器的参数化设计方法，能够得到可靠镇定问题的解，从而部分解决了上

一类时变时延网络控制系统的鲁棒容错控制

第23卷第6期 Vol.23No.6 控　制　与　决　策 Cont rol and Decision 2008年6月 J un.2008 收稿日期:2007204211;修回日期:2007208213.基金项目:中国博士后科学基金项目(2005012). 作者简介:郭一楠(1975— ),女,太原人,副教授,从事进化计算与网络控制系统的研究;巩敦卫(1970—),男,江苏徐州人,教授,博士生导师,从事进化计算与智能控制的研究. 文章编号:100120920(2008)0620689204 一类时变时延网络控制系统的鲁棒容错控制 郭一楠1,张芹英1,巩敦卫1,张建化2 (1.中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008;2.徐州工程学院,江苏徐州221008) 摘　要:针对一类具有时变时延的不确定网络控制系统,研究存在执行器失效情况的系统鲁棒容错控制问题.基于完整性容错控制思想和李亚普诺夫时延依赖稳定理论,给出了系统对执行器失效具有完整性的充分条件,设计了鲁棒容错控制器.仿真结果表明,该控制器不仅能保证系统鲁棒渐近稳定,而且使系统具有良好的动态性能.关键词:网络控制系统;时变时延;时延依赖;不确定参数;容错控制中图分类号:TP18 文献标识码:A R obust fault 2tolerant control of net w orked control systems with time 2varying delays GUO Yi 2nan 1 ,Z H A N G Qi n 2y i ng 1 ,GO N G D un 2w ei 1 ,Z H A N G J i an 2hua 2 (1.School of Information and Electrical Engineering ,China University of Mining and Technology ,Xuzhou 221008,China ;2.Xuzhou Institute of Technology ,Xuzhou 221008,China.Correspondent :ZHAN G Qin 2ying ,E 2mail :zhqinyingcumt @https://www.wendangku.net/doc/c517987928.html, ) Abstract :For a class of networked control systems with time 2varying delays ,a robust fault 2tolerant control problem with actuator failures is discussed.Based on the integrity fault 2tolerant control theory and the time 2delay 2dependent stability criteria ,the sufficient conditions for systems with integrity against actuator failures are given ,and the robust fault 2tolerant controller is designed.Simulation results show that the controller can not only guarantee the robust stability ,but also obtain better dynamic performance. K ey w ords :Networked control system ;Time 2varying delay ;Time 2delay 2dependent ;Uncertain parameter ;Fault 2tolerant control 1　引 言 随着系统的控制规模、关键设备日益庞大,系统发生故障的可能性也逐渐增大,对系统可靠性的要求也越来越高[1].实际控制过程中,即使采用最可靠的元器件,也不能完全避免故障的发生.因此,容错控制成为提高系统可靠性的关键技术,受到广泛重视.网络控制系统(Networked Control System ,NCS )是以网络作为(检测、控制)信号传输平台构成 的闭环系统,它融合了计算机、通信、网络和控制等技术.与传统的点对点连接方式相比,它具有连线少、信息资源能共享、易于维护和扩展等优点.但由于网络通信带宽、承载能力和服务能力的限制,系统不可避免地存在时延、丢包、抖动等诸多问题.其中网络诱导时延是NCS 中不可忽视的因素,它直接影响到系统的稳定性和动态性能.因此,网络控制系统 容错控制要比传统的控制系统复杂,更符合工业发展趋势和生产需求. 网络控制系统的容错控制在国内外的研究还很有限.针对一类确定性被控对象,文献[2]假定网络诱导时延为常数,将故障过程和检测过程看作不同的马尔科夫时变过程,建立了网络容错控制系统的模型,给出了均方渐近稳定的充分条件;[3]考虑网络诱导时延的随机性,借助跳变系统理论,研究了离散网络控制系统执行器失效的容错控制问题.由于建模误差、环境因素、元器件老化等原因,系统往往含有不确定参数;[4]针对网络时延为有界的随机数,研究了离散不确定网络控制系统执行器失效的鲁棒容错控制;[5]针对常数时延,设计了连续网络控制系统的鲁棒容错控制器.但上述文献均基于保守的时延独立稳定条件进行控制器设计.文献[6]根

容错控制理论及其应用_周东华

第26卷　第6期 2000年11月自　动　化　学　报A CT A A U T OM A T IC A SIN ICA V o l.26,N o.6N ov.,20001)国家自然科学基金、“八六三”计划与教育部资助项目. 收稿日期　1999-03-08 收修改稿日期　1999-10-11 综述 容错控制理论及其应用 1)周东华 (清华大学自动化系　北京　100084)　Ding X (Lausitz 大学电气工程系　德国)(E-mail :ZDH @mail.au.tsingh https://www.wendangku.net/doc/c517987928.html,) 摘　要　介绍了经典容错控制的主要研究成果及近年来发展起来的鲁棒容错控制和非线性 系统的故障诊断与容错控制,并给出了容错控制的一些典型应用成果.最后,指出了该领域 亟待解决的一些热点与难点问题. 关键词　动态系统,容错控制,故障诊断,集成,鲁棒性. THEORY AND APPLICATIONS OF FAULT TOLERANT C ONTROL ZHO U Donghua (Dept .of Auto matio n ,Ts inghua University ,Beijing 100084) DIN G X (Dept .of EE ,Lausitz Un iv .,G erman y ) Abstract 　A survey of f ault t olerant cont rol f or dynamic systems is presented .The main results i n classical fault tolerant cont rol are first ly int roduced.Then,empha-sis is put on the robust f ault tolerant cont rol as w ell as the fault diag nosi s and fault tolerant cont rol of nonlinear syst ems dev eloped i n recent years.Some typical appli- cation results of faul t tolerant cont rol are discussed ,and finally ,some open ques-tions are point ed out . Key words Dynamic systems,f ault tolerant cont rol,fault diagnosis,i ntegratio n, robust ness . 1　引言 现代系统正朝着大规模、复杂化的方向发展,这类系统一旦发生事故就有可能造成

冗余设计与容错设计

冗余设计与容错设计 1.冗余与容错的概念 提高产品可靠性的措施大体上可以分为两类：第一类措施是尽可能避免和减少产品故障发生的避错”技术；第二类措施是当避错难以完全奏效时，通过增加适当的设计余量和替换工作方式等消除产品故障的影响，使产品在其组成部分发生有限的故障时，仍然能够正常工作的“容错”技术。而冗余是实现产品容 错的一种重要手段。

“容错（fault tolerance）”定义：系统或程序在出 现特定的故障情况下，能继续正确运行的能力。“冗余（redundancy）”定义：用多于一种的途径来完成一 个规定功能。“容错”反映了产品或系统在发生故障情 况下的工作能力，而“冗余”是指产品通过多种途径完成规定功能的方法和手段。“容错”强调了技术实施的最终效果，而“冗余”强调完成规定功能所采用的不同方式和途径。严格地说，冗余属于容错设计范畴。 从原理上讲，冗余作为容错设计的重要手段，其实施流 程和原则也同样适用与其他容错设计活动。

2.冗余设计 2.1.目的 冗余设计主要是通过在产品中针对规定任务增加更多的功能通道，以保证在有限数量的通道失效的情况下，产品仍然能够完成规定任务。

2.2 .应用对象 (a) 通过提高质量和基本可靠性等方法不能满足任务可靠性 要求的功能通道或产品组成单元； （b）由于采用新材料、新工艺或用于未知环境条件下，因而其任务可靠性难于准确估计、验证的功能通道或产品组成单元； （c）影响任务成败的可靠性关键项目和薄弱环节； （d）其故障可能造成人员伤亡、财产损失、设施毁坏、环境破坏等严重后果的安全性关键项目； （e）其他在设计中需要采用冗余设计的功能通道或产品组 成单元。

鲁棒故障诊断及容错控制方法研究--贾克明

鲁棒故障诊断及容错控制方法研究 第1章绪论 1.1 课题研究现状及意义 随着工业水平的快速提高，系统日益复杂化和大型化。这一类的系统一旦出现故障轻则导致系统无法正常运行、瘫痪，重则造成财产损失和安全事故，例如1986 年4 月26 日发生的切尔诺贝利核电站事故导致了大面积的核污染；2003 年2 月 1 日的美国哥伦比亚号航天飞机事故导致机毁人亡，7 名宇航员全部因此而丧生；2011 年 3 月日本福岛核电站事故……因此提高可靠性和安全性对一些大型的、复杂性的系统而言显得极为重要。如何提高复杂系统的可靠性和安全性成为人们关注的核心问题，容错控制为有效解决该问题提供了一条有效途径，因而得到了广泛的重视。“容错”这一概念最初出现于计算机系统，表示能够容忍故障的意思。当某个控制系统发生故障时，该系统的闭环稳定性及其他各项性能指标，如快速性，平稳性等都将会受到不同程度的影响，因此容错控制以满足系统稳定性和所要求的性能指标为指导前提，进而称满足该性能的闭环控制系统称为容错控制系统[1]。 近些年来卫星技术迅速发展，航天器的结构由简单走向复杂化，并且任务需求也开始多样化, 因此提高其稳定度和控制精度显得尤为重要。在众多的控制方法中，容错控制作为一种能够提高航天器的有效性、可维护性和可靠性的有效方法，发展为该领域的研究热点。20 世纪70 年代航天航空领域开始研究高性能航天器，容错控制作为保障航天器安全性的重要理论支撑迅速发展起来，由此各种容错控制技术如雨后春笋般开始涌现[2-4]。 人类开始太空探索之旅始于苏联的第一颗人造卫星。中国不甘其后，在航天事业上也大显作为，留下属于自己的印记。值得一提的是，早期的航天器结构和功能都相对简单，而且这些航天器的使用寿命短、控制精度比较低。随着时代的发展，技术的提高，我国的航空航天器的发展又迈上了一个台阶：目前，在航天器在轨控制与自主姿态确定方面我国的技术发展已经初具规模。以“资源一号”卫星为例，该卫星是目前国内第一颗能够真正进行自主故障诊断和重构的卫星。系统重构和故障诊断这一些智能化容错控制技哈尔滨工业大学工程硕士学位论文术在新型飞船和对地探测卫星等航天任务中已有许多成功应用实例，文献[5]指出，目前的这些航天器的轨道与姿态控制系统均具有自主定位、便于在轨维护、自主故障检测、自主系统重构等优良特性，是一系列可靠性好的高精度姿轨控制系统。 卫星作为航天器一种，种类多、用途广。卫星在太空环境中长时间在轨运行时，任务的多样化和强辐射，多干扰的运行环境极易造成卫星姿态控制系统故障，而在各种控制系统故障中，执行器失效故障占有很大一部分比例。如果卫星姿态控制系统发生故障，卫星将无法正常执行任务，甚至会出现脱轨，坠毁等一系列重大事故，以致带来某些安全隐患。由于完整性容错控制在控制系统正常工作状态和系统失效状态时都能够正常工作，而且不需要故障检测与诊断机构（FDD），具有快速性好，实时性强这些优点，因此对卫星姿态控制系统进行完整性容错控制问题研究对提高卫星的可靠性和安全性具有重大意义。值得一提的是，当卫星在常见的三正交反作用下如果处于执行机构部分失效时，在某种程度内还可以继

容错控制理论及其应用

第26卷　第6期2000年11月自　动　化　学　报A CT A A U T OM A T ICA SI NI CA V o l.26,N o.6N ov.,20001)国家自然科学基金、“八六三”计划与教育部资助项目.收稿日期　1999-03-08 收修改稿日期　1999-10-11 综述 容错控制理论及其应用 1)周东华 (清华大学自动化系　北京　100084)　Ding X (Lausitz 大学电气工程系　德国) (E-mail:ZDH @m ail.au.tsin https://www.wendangku.net/doc/c517987928.html,) 摘　要　介绍了经典容错控制的主要研究成果及近年来发展起来的鲁棒容错控制和非线性 系统的故障诊断与容错控制,并给出了容错控制的一些典型应用成果.最后,指出了该领域 亟待解决的一些热点与难点问题. 关键词　动态系统,容错控制,故障诊断,集成,鲁棒性. THEORY AND APPLICATIONS OF FAULT TOLERANT C ONTROL ZHOU Donghua (Dep t .of A utomation ,Tsing hua Univer sity ,Beij in g 100084) DING X (De p t .of E E ,L ausitz Univ .,Ger ma ny ) Abstract A survey of fault tolerant cont rol for dynamic syst ems is present ed .T he main result s in classical fault tolerant cont rol are f irstly int roduced.T hen,empha- sis is put on t he robust fault tolerant control as well as the fault diagnosis and f ault tolerant control of nonlinear systems developed in recent years.Some typical appli- cation result s of fault t olerant cont rol are discussed ,and finally ,some open ques- tions are pointed out . Key words Dynamic syst ems,fault t olerant cont rol,fault diagnosis,int egrat ion, robust ness . 1　引言 现代系统正朝着大规模、复杂化的方向发展,这类系统一旦发生事故就有可能造成

容错性设计

容错性设计 交互设计IXD, 博客blog, 用户体验UE, by 张雅秋. 即便你的产品90％的时间都运行良好。但是如果在用户需要帮助时置之不理，他们是不会忘 记这一点的。——《getting real》 我们有时候不能不面对产品出错的时候。无论设计得多么用心，无论做了多少测试，用户仍然会遇到错误和问题。既然出错不可避免，那么如何进行容错性设计才是关键。 容错性设计就是当错误发生时，人们看到的界面。 就像对付不该发生的错误一样，容错性设计的关键在于“做好防御”。产品设计者们必须不断寻找可能造成用户困惑和不满的出错点。好的防御性设计决定用户体验的好坏。 举个例子： 有没有人注意过进入银行ATM机可以有多少种刷卡方式。答案是八种！而正确进入方式只有 一种方式。 如何从设计上避免用户出错，限制是一种非常必要的方式。 限制用户某些交互操作

SIM卡如果做成一个倒角避免了长方形带来多种插入方式的错误。 三项插座和相应插孔的匹配避免了用户使用两项或其他插座错误的可能。 置灰是界面上限制某些操作的好方式。 Flickr的照片上传wizard，防止用户跳过第一步直接进入后面操作，采用置灰的方式。一方面告诉用户这可以进行当前操作，另一方面预示后面还有哪样的操作。 其次，减少认知困惑也很重要。 减少用户认知混淆

根据已订阅和未订阅的不同，订阅button和退订进行视觉上明显的区分，避免错误操作。合理利用系统反馈 如果错误不可避免的发生了，合理恰当的提示可以减少用户的挫败感。 1、提前提示某些操作可能引起错误。 在输入密码需要区分大小写时，caps lock键打开下作出提示以免出错。 2、防止用户错误，操作后提示确认。 在用户点击发送后提示没有输入主题信息，防止用户直接发送无主题邮件。

容错控制简介

1.2容错技术简介 容错控制及其系统组成 容错控制的发展及研究现状 1.2.1容错控制的概念和任务 容错概念最初来源于计算机系统设计领域，是指系统内部环节发生局部故障或失效情况下，计算机系统仍能继续正常运行的一种特性。后来人们逐渐把容错的概念引入到控制系统，这样人们虽然无法保证控制系统每个环节的绝对可靠，但是构成容错控制系统后，可以使系统中的各个故障因素对控制性能的影响被显著削弱，从而间接地提高了控制系统的可靠性。特别是控制系统的重要部件的可靠度未知时，容错技术更是在系统设计阶段保证系统可靠性的必要手段。 容错控制的指导思想是在基于一个控制系统迟早会发生故障的前提下，在设计控制系统初期时就将可能发生的故障对系统的稳定性及静态和动态性能影响考虑在内。最简单的情况，如果传感器或执行器发生故障，在故障后不改变控制律的情况下，如何来维持系统的稳定性就是控制器设计过程中值得注意的问题。在容错控制技术中，这种问题属于完整性控制的范畴。 在某种程度上，容错控制系统是指具有内部冗余（硬件冗余、解析冗余、功能冗余和参数冗余等）能力的控制系统，即在某些部件（执行器、传感器或元部件）发生故障的情况下，闭环系统仍然能保持稳定，并在原定性能指标或性能指标有所降低但可接受的条件下，安全地完成控制任务，并具有较理想的特性。动态系统的容错控制是伴随着基于解析冗余的故障诊断技术的发展而发展起来的。 1.2.2容错控制的现状研究 容错控制系统的基本结构为：传感器、故障检测与诊断子系统、执行器和控制器。其中，故障检测与诊断子系统能够对控制系统进行实时故障监测与辨识等；控制器则根据故障诊断信息作出相应的处理，实施新的容错控制策略，保证系统在故障状态下仍能获得良好的控制效果。在实际控制系统中,各个基本环节都有可能发生故障。 容错控制系统有多种分类方法,如按系统分为线性系统容错控制和非线性系统容错控制，确定性系统容错控制和随机系统容错控制等；按克服故障部件分类为执行器故障容错控制，传感器故障容错控制,控制器故障容错控制和部件故障容错控制等；按控制对象不同分为基于硬件冗余和解析冗余的容错控制分类。一般，为了全面反映容错控制系统的特性，常将上述各种分类方法组合运用。 1.硬件冗余方法 硬件冗余是指对系统的重要部件及易发生故障部件设置各种备份,当系统内某部件发生故障时,对故障部分进行隔离或自动更换,使系统正常工作不受故障元器件的影响，保证系统的容错性能。硬件冗余方法根据备份部件是否参与系统工作可分为静态硬件冗余和动态硬件冗余。 l)静态硬件冗余:并联多个相同的组件,当其中某几个发生故障时并不影响其它组件的正常工作。 2)动态硬件冗余:在系统中不接入备份组件,只有在原组件发生故障后,才把输入和输出端转接到备份组件上来,同时切断故障组件的输入和输出端,即运行模块的失效，备用模块代替运行模块工作。系统应该具有自动发现故障的能力与自动转接设备。 硬件冗余方法可以用于任何硬件环节失效的容错控制,建立起来的控制系统将具有较强

容错控制系统

容错控制系统培训 2011年8月

3.1 容错控制系统 3.1.1 容错控制概述 容错原是计算机系统设计技术中的一个概念，指当系统在遭受到内部环节的局部故障或失效后，仍然可以继续正常运行的特性。将此概念引入到控制系统中，产生了容错控制的概念。 容错技术是指系统对故障的容忍技术，也就是指处于工作状态的系统中一个或多个关键部分发生故障时，能自动检测与诊断，并能采取相应措施保证系统维持其规定功能或保持其功能在可接受的范围内的技术。如果在执行器、传感器、元部件或分系统发生故障时，闭环控制系统仍然是稳定的，仍具有完成基本功能的能力，并仍然具有较理想的动态特性，就称此闭环控制系统为容错控制系统。 3.1.2 容错控制分类 根据不同的产品和客户需求，容错控制系统分类方式有多种，重点介绍两种： ?按设计分类：被动容错控制、主动容错控制； ?按实现分类：硬件容错、功能容错和软件容错。 3.1.2.1按设计分类的容错控制 1 被动容错控制介绍 被动容错控制是设计适当固定结构的控制器，该控制器除了考虑正常工作状态的参数值以外，还要考虑在故障情况下的参数值。被动容错控制是在故障发生前和发生后使用同样的控制策略，不进行调节。被动容错控制包括：同时镇定，完整性控制，鲁棒性容错控制，即可靠控制等几种类型。 2 主动容错控制介绍 主动容错控制是在故障发生后需要重新调整控制器参数，也可能改变控制器结构。主动容错控制包括：控制器重构，基于自适应控制的主动容错控制，智能容错控制器设计的方法。 3.1.2.2按实现分类的容错控制 1 硬件容错技术 容错控制系统中通常采用的余度技术，主要涉及硬件方面，是指对计算机、传感器和执行机构进行硬件备份，如图3所示。在系统的一个或多个关键部件失效时，通过监控系统检测及监控隔离故障元件，并采用完全相同的备用元件来替代它们以维持系统的性能不变或略有降级(但在允许范

容错控制

容错控制知识 一知识点 1冗余：多余的重复或啰嗦内容，通常指通过多重备份来增加系统的可靠性。 2冗余设计：通过重复配置某些关键设备或部件，当系统出现故障时，冗余的设备或部件介入工作，承担已损设备或部件的功能，为系统提供服务，减少宕机事件的发生。 3冗余设计常用方法有硬件冗余、软件冗余(主要指解析冗余)、功率冗余。 3.1硬件冗余方法是通过对重要部件和易发生故障的部件提供备份，以提高系统的容错性能。软件冗余方法主要是通过设计控制器来提高整个控制系统的冗余度，从而改善系统的容错性能。硬件冗余方法按冗余级别不同又可分为元件冗余、系统冗余和混合冗余。元件冗余通常是指控制系统中关键部件(如陀螺仪和加速度计等)的冗余。 (l)静态“硬件冗余” 例如设置三个单元执行同一项任务，把它的处理结果，如调节变量相互比较，按多数原则(三中取二)判断和确定结构值。采用这种办法潜伏着这样的可能性: 有两个单元同时出错则确定的结果也出错，不过发生这种现象的概率极小。 (2)动态“硬件冗余” 即在系统运行之初，并不接入所有元件，而是留有备份，当在系统运行过程中某元件出错时，再将候补装置切换上去，由其接替前者的工作。这种方法需要注意的问题是切换的时延过程，最好能保持备份元件与运行元件状态的同步。 3.2软件冗余又可分为解析冗余、功能冗余和参数冗余等，软件冗余是通过估计技术或软件算法来实现控制系统的容错性， 解析冗余技术是利用控制系统不同部件之间的内在联系和功能上的冗余性，当系统的某些部件失效时，用其余完好部件部分甚至全部地承担起故障部件所丧失的作用，以将系统的性能维持在允许的范围之内。 冗余技术在某种程度上能提高DCS 本身的可靠性和数据通信的可靠性, 但对于整个闭环系统来讲,系统中还包含传感器，变送器，和执行器等现场设备，他们往往工作在恶劣的环境下，出现故障的概率也比较高，软硬件冗余一般无能为力，我们要采用容错控制来提升系统稳定性。 4 容错控制指控制系统在传感器，执行器或元部件发生故障时，闭环系统仍

离散分布控制系统的容错设计

图2智能抽油机节能控制器方案框图 感器模块实时检测电机输出功率的变化,由单片机系统来控制IGBT的关断,控制电机输入端电压的大小,以调整电动机输出功率,减少电动机的铁损和铜损。达到节能降耗的目的。 为克服负功率对I GBT模块的影响并进一步节能,系统设置了负功率处理模块,通过该模块,系统以和电网同样的频率和相位将电动机发出的电能馈送到电网中,进一步降低电机损耗。 由于IGBT是比较昂贵的器件,而且对使用条件要求比较高,必须加以保护。根据抽油机的实际特点,系统设置了过流保护、过压保护、缺相保护和温度保护,从而使系统能够更安全地运行。 智能型抽油机节能控制器具有以下的功能: 1可设置电动机的最大工作电流、空载电流和最高工作温度等参数,根据电动机工作电流的大小判断抽油机的工况。当电动机工作电流超过额定电流和最高工作温度超过额定工作温度时停抽油机工作,从而保护电动机。当抽油机电动机工作电流小于空载电流,认为抽油机空载,可停止抽油机工作,等待原油聚集。根据所设定的停机时间,抽油机停止工作一段时间后,控制系统自动启动抽油机,从而实现抽油机停机节能。 o断电后来电时自动延时启动时间,避免油田抽油机同时启动。 ?软启动功能,减少启动对电网的冲击并节约电能。 ?可根据抽油机运行的载荷工况,自动控制电机输入电压,控制抽油机电动机的输出功率,达到节能目的。 ?独特的负功率处理功能,能有效减小电机发电所带来的影响,提高节能效果。 ?具有数据存储和数据通信功能。通过专用数据回放卡可转储数据进行数据处理分析和绘制抽油机电能图,从而方便油田对抽油机的管理。 3结束语 智能型抽油机节能控制器的开发经过了样机开发和油田试验两个阶段,我们逐渐掌握了游梁式抽油机工作规律和抽油机节能控制器的关键技术,为系统投入运行奠定了基础。 参考文献 1周新生,程汉湘,刘建,等.抽油机的负载特性及提高功率因数措施的研究.北华大学学报(自然科学版),2003(6) 2张继震,马广杰,杨靖.游梁抽油机电机电量测试的特殊性.电机技术,2003(2) 3丁建林,姜建胜,刘瓯,等.抽油机变频调速智能控制技术研究. 石油机械,2003 修改稿收到日期:2004-08-20。 第一作者彭国标,男,1972年生,1995年毕业于国防科技大学精密仪器与检测技术专业,获学士学位,工程师;主要从事载人航天发射场地面系统自动控制、建筑智能化和工业自动化控制。 离散分布控制系统的容错设计 Fault Tolerant Design of Discrete D istributed Control System 王根平 (深圳职业技术学院机电系,深圳518055) 摘要在所考虑的离散分布控制系统中,每个可编程控制器作为一个控制结点,结点之间通过网络进行连接保持通信。容错的设计思路是,增加一个在Galois域进行运算的冗余控制器,从而使系统能够自动侦查系统中的结点(可编程控制器)是否正常工作,并能5自动化仪表6第25卷第9期2004年9月

容错系统设计Fault-Tolerant System design-Lecture 2

Faults, Errors and Failures

Dependability tree dependability attributes means impairments availability reliability safety fault tolerance fault prevention fault removal fault forecasting faults errors failures

Examples of failures ?eBay Crash ?Ariane 5 Rocket Crash

eBay Crash ?eBay: giant internet auction house –A top 10 internet business –Market value of $22 billion –3.8 million users as of March 1999 –Access allowed 24 hours 7 days a week ?June 6, 1999 –eBay system is unavailable for 22 hours with problems ongoing for several days –Stock drops by 6.5%, $3-5 billion lost revenues –Problems blamed on Sun server software

Ariane 5 Rocket Crash ?Ariane 5 rocket exploided 37 seconds after lift-off on June 4, 1996 ?Error due to software bug: –Conversion of a 64-bit floating point number to a 16-bit integer resulted in an overflow –In response to the overflow, the computer cleared its memory –Ariane 5 interpreted the memory dump as an instruction to its rocket nozzles ?Testing of full system under actual conditions not done due to budget limits ?Estimated cost: 60 million $

微服务服务容错架构设计

微服务服务容错架构设计

引子 我们都知道软件开发的中，不仅仅要解决正常的业务逻辑，更重要的是对异常状态的处理，这关系到我们程序的稳定性和容错性，在引入我们的微服务后我们的错误处理机制又面临了新的挑战，如图所示，微服务中，多个服务之间可能存在着依赖关系，而底层的服务可能被多个服务所依赖，从而一个服务的失效可能导致多个服务不可用，从而进一步导致整个系统的不可用，面对这个问题，选择正确的服务容错处理方案就显得格外重要了，今天我们就来讨论服务容错的设计和响应的几种模式.

设计原则 我们再来思考一下，容错在我们设计上需要的功能，容错的处理并非一个通用的模式，所以在面对不同的场景的时候，我们就应该在设计上避免底层不可用带来的影响，让依赖的服务的故障不影响用户的正常体验，比如搜索功能故障，可以暂时禁用，并给予友好提示，而不应该因此造成整个系统的不可用.其次应该同时让系统能应对这个错误，并具有恢复能力,比如故障的服务可能在一段时间后会恢复正常后，对应的依赖服务应有所感知并进行恢复. 经典的容错模式 当然经过多年的实践，业界已经存在了一些优秀可靠的设计模式，下面简单介绍一下，我们可以根据我们的场景选择正确的模式 超时重试 超时这个模式是我们比较常见的，比如在HTTP请求中我们就会设置一下超时时间，超过一定时间后我们就后断开连接，从而防止服务不可用导致请求一直阻塞，从而避免服务资源的长时间占用. 重试这个模式一般和超时配合出现，一般使用在对下层服务强依赖的场景，否则不建议使用.利用重试来解决网络异常带来的请求失败的情况，超时次数不应该太多，超时时间的时间也比较关键，不能太长最好是根据服务的正常响应时间来定，否则可能会导致长时间无响应，拖垮系统. 实现方式比较简单，通过设置请求时间和记录请求次数来判断是否需要重试即可,框架实现有Spring retry

容错控制

一、概述 ? 1.1 引言 随着工业过程越来越趋向于大型化和复杂化，以及大规模高水平的综合自动化系统的出现，对控制质量的要求日趋突出，切实保障现代复杂过程的可靠性与安全性，具有十分重要的意义。 ? 1.2 概念 容错控制系统是在元部件（或分系统）出现故障时仍具有完成基本功能能力的系统，其科学意义就是要尽量保证动态系统在发生故障时仍然可以稳定运行，并具有可以接受的性能指标。

二、容错控制分类 容错控制可以从不同的角度分类?按系统：线性系统容错控制和非线性系统容错控制 ?按克服故障部件：执行器、传感器、控制器故障容错控制 ?按设计方法特点：被动容错控制、主动容错控制

?被动容错控制 其是设计适当固定结构的控制器，该控制器除 了考虑正常工作状态的参数值以外，还要考虑在故障情况下的参数值。 被动容错控制是在故障发生前和发生后使用同 样的控制策略，不进行调节。 被动容错控制包括：同时镇定，完整性控制， 鲁棒性容错控制，即可靠控制等几种类型。 ?主动容错控制 主动容错控制是在故障发生后需要从新调整控 制器参数，也可能改变控制器结构。 主动容错控制包括：控制器重构，基于自适应 控制的主动容错控制，智能容错控制器设计的方法。

三、容错控制设计的主要方法 容错控制器的设计方法有硬件冗余方法和解析冗余方法两大类。 3.1 基于硬件结构上的考虑 对于某些子系统可以采用双重或更高重备份的方法来提高系统的可靠性。只要能建立起冗余的信号通道，这种方式可用于对任何硬件环节失效的容错控制。 从设计原则着眼，又可分为下列几种： 3.1.1 静态硬件冗余 例如设置三个单元执行同一项任务，把他的处理结果，如被控变量相互比较，按多数原则（三中取二）确定判断和确定结构值。

基于分布式控制系统的冗余容错控制系统和方法与制作流程

图片简介: 本技术介绍了基于分布式控制系统的冗余容错控制系统和方法，涉及控制技术领域，解决了被控设备断路故障失控问题。本技术中冗余支路的电气控制模块的输出端并联连入k路被控制回路中所述控制支路的电气控制模块输出端的两端，选通支路用于控制所述冗余支路的电气控制模块的输出端k路并联支路的通断；当k路控制支路出现一条控制支路故障时，故障的控制支路为故障支路，冗余控制上位机主动发出数据通信导通故障支路对应的选通支路，所述冗余支路的电气控制模块输出端替换故障支路电气控制模块输出端的所在的故障支路回路位置。本技术以一条冗余控制支路可以对多条实际控制支路进行容错运行，灵活方便，节约了成本。 技术要求 1.基于分布式控制系统的冗余容错控制系统，其特征在于，包括一路冗余支路、k路控制支路和k路选通支路，其中k≥2且k为整数； 所述控制支路包括电气控制模块、被控设备，所述控制支路的电气控制模块的输出端与被控设备构成被控制回路；

所述冗余支路包括电气控制模块，所述冗余支路的电气控制模块的输出端，并联连入k路被控制回路中的所述控制支路的电气控制模块输出端的两端，形成k路并联支路； k路选通支路为k个分别位于k路并联支路上，所述选通支路用于控制k路并联支路的通断。 2.根据权利要求1所述的基于分布式控制系统的冗余容错控制系统，其特征在于，所述冗余容错被控设备控制系统包括控制室，在控制室中控制控制支路的电气控制模块输入端信号，在控制室中控制冗余支路的电气控制模块输入端信号。 3.根据权利要求2所述的基于分布式控制系统的冗余容错控制系统，其特征在于，所述控制室包括分布式控制系统用上位机，所述分布式控制系统用上位机控制控制支路的电气控制模块输入端信号，所述分布式控制系统用上位机控制冗余支路的电气控制模块输入端信号。 4.根据权利要求1所述的基于分布式控制系统的冗余容错控制系统，其特征在于，所述选通支路包括多个MCU驱动的小型电机驱动电路、小型电机驱动电路发出电机控制信号驱动的机械旋转连接单元，MCU发出选通模块驱动信号控制选通模块驱动电路，选通模块驱动电路连入机械旋转连接单元控制k个选通模块； 机械旋转单元包括小型电机、转轴信号端子、固定信号端子，转轴信号端子接收选通模块驱动电路输出的信号，k个固定信号端子上对应k个选通模块，MCU通过电机间接控制转轴信号端子旋转到特定固定信号端子位置，所述特定固定信号端子对应的选通模块上导通，此时，冗余支路的电气控制模块代替所述特定固定信号端子对应的被控制回路中的电气控制模块，选通模块与被控制回路一一对应。 5.根据权利要求4所述的基于分布式控制系统的冗余容错控制系统，其特征在于，所述控制室包括冗余控制上位机，冗余控制上位机控制k路选通支路，冗余控制上位机通过发出信号与多个MCU进行数据通信间接控制k个选通模块。 6.根据权利要求4所述的基于分布式控制系统的冗余容错控制系统，其特征在于，所述选通模块驱动电路数目为一。 7.根据权利要求1-6任意一条所述的基于分布式控制系统的冗余容错控制系统，其特征在于： 所述电气控制模块包括固态继电器； 所述被控设备包括电磁阀、电源； 所述固态继电器包括输入侧、输出侧； 分布式控制系统用上位机发出信号至控制支路的固态继电器输入侧，响应固态继电器输出侧；