在工程领域,冗余模型主要可以分为以下几种:
被动冗余
定义:被动冗余是通过增加额外的关键组件,如备用设备或结构,以提高系统的可靠性。这些组件通常不参与系统的主动工作,但在主设备故障时能够接管其功能。
例子:
火箭的控制和动力系统中使用超高强度的钢桁和支柱,即使部分部件老化,桥梁也不会垮塌。
数据中心中大量使用的额外硬盘和备用电源。
汽车爆胎时使用的备胎。
主动冗余
定义:主动冗余通过增加额外的控制逻辑或硬件,使得系统在检测到故障时能够自动切换到备用模式,从而提高系统的可靠性和可用性。
例子:
飞机上的双引擎和液压系统,控制系统中的某些部件被设计为三重模块冗余(TMR),即每个部件都有三个备份,当一个部件出错时,其他两个备份部件能够接管其功能。
表决逻辑系统
定义:表决逻辑系统是一种冗余技术,通过多数表决来决定系统的最终输出。这种系统通常由多个相同的子系统组成,当多数子系统正常工作且输出一致时,系统才认为输出有效。
例子:
在某些关键控制系统中,如航空航天器的控制系统,多个传感器或处理器会输出相同的数据,系统通过表决逻辑来决定哪个数据是可靠的,并据此做出控制决策。
冗余的分类
按位置分类:
元件级冗余:单个元件的备份。
部件级冗余:整个部件的备份。
系统级冗余:整个系统的备份。
按冗余程度分类:
1:1冗余:每个关键组件都有一个备份。
1:2冗余:每个关键组件有两个备份。
1:n冗余:每个关键组件有多个备份。
这些冗余模型在不同的工程应用中发挥着重要作用,帮助提高系统的可靠性和安全性。选择合适的冗余模型需要根据具体的应用场景和需求进行权衡和设计。