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冗余作为提高系统可靠性的一种技术手段,通过改进系统结构,使系统在控制器等失效情况下,重构系统结构并采用空闲备份模块代替失效部件保证系统的持续运行,恢复其控制功能。采用冗余设计的根本原因在于单部件的性能与可靠性是有限的,用部件组团代替单个部件可以提升系统的性能和可靠性,确保整个系统运行不会因单一部件故障而停止,同时故障离线修复也不影响系统正常运行。为提高控制系统可靠性研究了主从网络控制系统体系结构,开发了基于主从网络控制系统的混合双冗余技术。基于网络冗余和设备冗余,分析了控制系统的系统结构、通信协议与系统运行控制。采用一种主从网络的热切换方法,在设备故障或通信失效时,通过实时故障自检功能查找故障原因,采用故障自动切换策略选择相对稳定的设备和通信网络,实现系统故障自恢复。通过资源同步技术确保工作设备与备份设备内部资源一致,实现了控制器角色的无扰切换,保证切换之后系统能按原有的控制过程持续运行。针对实际可靠性问题,结合马尔可夫过程理论推导了可靠性分析公式,结合网络控制系统的设备故障切换过程,以系统高可靠性为目标,建立基于马尔可夫过程的混合冗余系统设备故障模型,通过创建状态转移矩阵求解微分方程,分析了设备参数对系统可靠性的影响,为项目的建设和装置的技术改造提供了理论依据。另一方面,建立网络控制系统的双冗余工作状态切换模型,通过与无冗余功能系统模型作对比,得出混合冗余系统的可靠度提高了73.59%,验证了冗余措施能大大地提高系统工作的可靠性。设计了控制系统实例对混合冗余实现方法进行验证,采取插入式故障测试记录了主从系统热切换的时间和启动过程各个阶段耗时比例,对系统故障恢复过程进行了研究。实验结果表明,混合冗余机制能使系统在部分模块失效时,通过故障自检和主备切换恢复系统正常运行；分析得出主备切换方法能有效减少系统故障恢复时间,同时资源同步技术降低了切换过程对控制器运行用户程序的影响,改善了系统的性能。