本文作者在导师指导下,发明了一种基于新型切换开关的电机控制系统,该系统依靠冗余技术提高系统的可靠性。本文叙述这种新型冗余系统的构成和工作原理:对系统中可靠度要求较高的支路,例如控制器、电机驱动器等组成的支路,加上n-1个备份支路。对这n个支路,每个支路都配备一个以STM32单片机为核心的切换开关。这n个切换开关中的单片机相互之间保持通信。平时只有一个支路工作,其余支路作为冷储备。当工作支路出现故障时,它的单片机发送约定信号给各备份支路,n-1个备份支路的切换开关同时导通,使各个备份支路同时投入运行;各支路的单片机在很短时间内,判断自己支路正常与否,然后由系统选定一个支路继续工作,其余退出留作以后的备份支路。以后工作支路再出现故障,仍然照此处理。本文建立了这种新型冗余系统的可靠度计算模型,推导出了实用的计算公式。本文作者根据这种新型冗余系统的原理,设计、制作了三个不同的直流电机闭环控制系统样机。本文详细叙述了各样机的总体设计、详细的硬件设计和软件程序。本文还叙述了用这三个样机做的切换开关有效性试验和可靠度计算式验证试验。为了加快试验进度,在试验中人为地制造短路、断路、超负荷、堵转故障。有效性试验结果说明:三个样机都能够实现预期的切换效果。经过对资料的分析,可以认为:已有的故障切换冗余系统都是只有一个切换开关的系统,缺点是其系统可靠度受到切换开关可靠度的限制。已有的并联冗余系统基本上是n个冗余支路同时工作,显然n-1个支路在浪费电能并消耗硬件寿命。n个控制器并联,输出n个控制信号给被控对象,对被控对象的运行造成不利影响。而本文的冗余结构能够避免上述问题,本文从理论上和实践上证明这新型冗余系统的优越性,从理论上说明了本文的系统能够达到任意的任务可靠度。本文的新型切换开关冗余系统属于创新性设计。本文的研究成果对于机电系统的可靠性理论和工程实践有所贡献,也有应用价值,可以用于航空器、航天器、核电站、电厂、动车、舰船、生产设备等系统,尤其是适用于故障可能造成安全事故,或者影响重要任务的系统。