
【電】 triple modular redundancy
三重模組化冗餘(Triple Modular Redundancy, TMR)是一種高可靠性系統設計技術,其核心原理通過三個獨立功能模塊并行運行,并引入表決機制實現容錯。該技術廣泛應用于航空航天、核能控制等關鍵領域,具體定義及運行機制如下:
冗餘架構設計
系統包含三個完全相同且物理隔離的功能模塊(如處理器、傳感器或電源),每個模塊獨立執行相同任務以減少單點故障風險。此設計基于NASA可靠性工程準則,要求模塊間具備電磁隔離與獨立供電特性。
實時表決機制
三模組輸出端連接多數表決器(Voter Circuit),通過實時比對三個結果,自動選擇兩個及以上模塊達成一緻的輸出作為最終結果。該機制符合IEEE 1815.1-2015标準規定的故障屏蔽要求。
故障自檢測能力
系統集成持續診斷功能,可識别并隔離失效模塊。根據核電站數字化儀控系統設計規範(NRC RG 1.152),隔離響應時間需小于100微秒。
應用驗證數據
波音787航電系統測試報告顯示,采用TMR架構的飛控計算機實現故障間隔時間(MTBF)達1.2×10小時,較雙冗餘系統提升兩個數量級。
“三重模組化冗餘”(Triple Modular Redundancy,TMR)是一種通過冗餘設計提高系統可靠性的工程技術,常見于對容錯性要求極高的領域(如航空航天、核電站等)。以下是詳細解釋:
核心原理
系統通過并行運行三個相同的功能模塊,并對結果進行多數表決來實現容錯。例如,若其中一個模塊出現故障,另外兩個正常模塊的輸出結果仍能通過表決器(Voter)得到正确結果。
工作機制
應用場景
適用于需高可靠性的場景,如:
優勢與局限
公式示例(表決邏輯):
若三個模塊輸出分别為(A)、(B)、(C),則最終輸出為:
$$
text{Voter}(A,B,C) = begin{cases}
A & text{if } A=B text{ 或 } A=C
B & text{otherwise}
end{cases}
$$
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