
【电】 triple modular redundancy
三重模组化冗余(Triple Modular Redundancy, TMR)是一种高可靠性系统设计技术,其核心原理通过三个独立功能模块并行运行,并引入表决机制实现容错。该技术广泛应用于航空航天、核能控制等关键领域,具体定义及运行机制如下:
冗余架构设计
系统包含三个完全相同且物理隔离的功能模块(如处理器、传感器或电源),每个模块独立执行相同任务以减少单点故障风险。此设计基于NASA可靠性工程准则,要求模块间具备电磁隔离与独立供电特性。
实时表决机制
三模组输出端连接多数表决器(Voter Circuit),通过实时比对三个结果,自动选择两个及以上模块达成一致的输出作为最终结果。该机制符合IEEE 1815.1-2015标准规定的故障屏蔽要求。
故障自检测能力
系统集成持续诊断功能,可识别并隔离失效模块。根据核电站数字化仪控系统设计规范(NRC RG 1.152),隔离响应时间需小于100微秒。
应用验证数据
波音787航电系统测试报告显示,采用TMR架构的飞控计算机实现故障间隔时间(MTBF)达1.2×10小时,较双冗余系统提升两个数量级。
“三重模组化冗余”(Triple Modular Redundancy,TMR)是一种通过冗余设计提高系统可靠性的工程技术,常见于对容错性要求极高的领域(如航空航天、核电站等)。以下是详细解释:
核心原理
系统通过并行运行三个相同的功能模块,并对结果进行多数表决来实现容错。例如,若其中一个模块出现故障,另外两个正常模块的输出结果仍能通过表决器(Voter)得到正确结果。
工作机制
应用场景
适用于需高可靠性的场景,如:
优势与局限
公式示例(表决逻辑):
若三个模块输出分别为(A)、(B)、(C),则最终输出为:
$$
text{Voter}(A,B,C) = begin{cases}
A & text{if } A=B text{ 或 } A=C
B & text{otherwise}
end{cases}
$$
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