电传飞行控制系统的余度设计技术

余度设计是提高电传飞行控制系统安全性与任务可靠性的一种重要手段。对电传飞行控制系统中的余度设计内容进行了介绍,探讨了这一领域的一些重要问题。主要内容包括相似余度,非相似余度,解析余度,功能冗余设计技术。对其核心技术和研究难点进行了分析,为进一步研究打下了基础。     

大型客机电传飞控系统余度配置研究

大型客机电传飞控系统采用余度配置是提高飞机安全性与任务可靠性的重要方法之一。大型客机通过余度配置降低系统部件发生故障后对飞行性能和整个系统飞机安全性的影响,从而提高了飞控系统的安全可靠性。本文通过对波音和空客飞机电传飞控系统余度配置等主要设计环节的对比分析,阐述了大型客机电传飞控系统在余度设计与配置方面的关键技术点和方法,为大型客机电传飞控系统的余度设计提供技术支持。     

波音777飞机高升力控制系统余度管理分析

飞行控制系统普遍采用余度技术来提高自身的任务可靠性。余度部件效能的发挥程度主要取决于余度管理策略和方法。根据波音777飞机高升力控制系统的基本构架,通过在线监控与信号表决相结合的方法对系统余度管理方法进行研究。在余度管理方法的设计过程中,充分考虑了布线技术、硬件设计技术及与软件相结合的方法,不但简化了襟缝翼控制器的硬件设计,同时也简化了控制器软件的设计难度,提高了系统可靠性,所用到的方法对同类系统设计有一定的参考价值。     

双双余度飞控计算机架构设计及实现研究

飞控计算机的可靠性与安全性是飞机飞行安全的重要一环,通过对余度技术的分析,确定了余度架构设计的方法;对双双余度架构的功能、信息交互等进行设计;基于上述研究,对软件功能进行划分,设计软件执行结构;研究了余度管理的策略。该双双余度架构设计提高了飞控计算机的可靠性与安全性,对飞控计算机的余度设计具有重要参考意义。     

基于SCADE实现的三余度飞控计算机系统任务同步

余度技术是提高可靠性的有效途径,余度系统同步是余度技术的关键。在SCADE开发环境中采用图形化建模方式搭建三余度飞控计算机任务同步模型,应用自动代码生成技术将任务同步模型生成高可靠嵌入式实时代码,省略代码单元测试,具有开发周期短、安全性高等优点。在实际应用中能稳定可靠的完成了任务同步,为余度系统作用发挥奠定了基础。     

余度管理中输入信号的表决策略

为了提高安全可靠性及容错能力,在安全性和可靠性要求较高的系统中,通常会采用冗余设计,双余度即为一种常用的冗余策略。将对双余度计算机管理问题中的输入信号表决策略进行深入研究分析,包括三种表决算法：双通道平均值、双通道加权平均值、双通道和设备的综合,并对它们各自的特点进行了详尽的分析说明。     

余度飞控计算机可靠性分析及其改进

综述了飞控计算机的工作任务、余度结构以及可靠性，结合新一代飞控计算机对高可靠性、实时性的要求，及目前飞控计算机余度构型进行了比较和可靠性分析，并提出了改进的三余度比较监控结构。     

航空发动机双余度控制规律设计方法

提出了航空发动机双余度控制规律设计概念和一种利用双余度控制规律作为控制传感器信号故障处理策略的方法;建立了备份控制规律设计方法和设计原则,应用于某高性能涡扇发动机双余度控制规律设计研究之中.研究结果表明:双余度控制规律可以实现无扰动转换,重构控制回路,提高发动机的任务可靠性.该方法可以应用于配装数字式电子控制系统的各类发动机.      

大型民机的非相似余度飞控计算机研究

 对中国自主研制的大型民机的余度飞行控制系统进行基础技术研究,设计了一套适合民机电传(FBW)系统的余度飞控计算机(FCC)新方案。提出了民机余度飞控计算机的2个设计准则：满足系统的可靠性指标和满足FO/FO/FO容错等级。然后根据这2个基本准则,给出了民机余度飞控计算机设计的7个建议,从而确定了民机余度飞行控制系统的余度数和余度结构：新型民机的余度飞行控制系统可采用非相似四余度,每个余度通道由两个支路构成比较监控结构,每个支路运行2套软件,保证软硬件系统的可靠性均衡。还确定了民机余度飞行控制系统的工作方式,使用Petri网分析了新方案的可靠性,并与B777和A320的余度飞控计算机进行了比较。     

光传飞行控制系统余度技术研究

在简要介绍光传飞行控制系统及其余度技术的基础上，针对光传飞控系统的特点，从余度系统的结构，余度系统的可靠性，余度数目及余度系统的监控技术等方面提出了光传飞控系统的余度设计原则，并给出了光传飞控系统余度技术的软硬件总体结构。初步研究表明，光传飞行控制系统具有普通电传飞控系统无可比拟的优点，本文所提出的技术方案是进一步研究光传飞行控制系统余度技术的基础。     

多余度飞控计算机系统分级组合可靠性建模方法

系统可靠性是决定飞机飞控计算机系统(FCCS)体系结构选型的重要依据,可靠性建模技术(SRMT)是定量评价系统可靠性的关键。目前有可靠性框图(RBD)、故障树分析(FTA)、Markov随机过程和Petri网等多种系统可靠性建模方法,由于求解的途径不同,各种方法都具有优缺点。文章综合静态和动态系统可靠性建模方法特点,提出一种分类划分和分级组合的系统可靠性建模(HCRM)方法,并用该方法对Boe-ing777飞机非相似余度FCCS进行了可靠性建模。与传统方法比较,该方法将基于状态的可靠性建模方法和非状态可靠性建模方法进行组合,并基于系统静态和动态特性分级建模和求解,在一定程度上化解了复杂系统可靠性建模的复杂度和求解难度,使系统可靠性模型更加精细和符合实际系统。     

余度设计中的系统可靠性最优分配模型

将任务可靠度、基本可靠度均作为系统可靠性优化设计的边界约束,并将系统研制费用视为目标函数,建立了一新的系统可靠性最优分配模型,利用该模型设计出的系统在研制费用最少的情况下,任务可靠度与基本可靠度均达到设计要求。此外,还分别建立了串—并联和并—串联两种余度设计系统的最少研制费用模型。最后通过多个实例验证了上述模型,发现系统可靠性最优分配模型考虑了更多的因素,更有实用价值。     

临近空间艇载计算机余度管理策略研究

平流层飞艇是可靠性要求很高的系统,需要由具有容错能力的艇载计算机来进行控制和管理。针对艇载计算机采用的余度结构进行了软件管理策略的研究和设计,提出了基于异构总线的握手机制节点故障检测方法、基于“看门狗”与“心跳”相结合的 CPU 故障检测方法、基于节点健康矩阵的互援式总线重构方法及基于有限状态机的多 CPU 并行处理系统自适应重构方法。故障注入试验表明,艇载计算机在遇到故障时能实时检测出故障,诊断故障类型,并对故障进行处理,实现系统重构,保证了平流层飞艇长期驻空时的安全飞行。     

基于C8051的冗余CAN总线智能节点设计

为了提高CAN通信系统的可靠性,研究了基于C8051的冗余CAN总线系统.给出了系统结构图、硬件原理框图和软件流程图,详述了不同故障的检测方法和切换策略,开发了基于该冗余设计原理的CAN总线智能节点.实验系统的测试结果表明;当一条总线上出现故障致使通信不能正常进行时,系统可自动切换到另一路备份总线上继续工作,提高了总线通信的可靠性.     

航空发动机三冗余数字控制器软件设计

所设计的控制器由3个完全相同的控制通道构成,每个控制通道的硬件系统由2片TI公司的TMS320F2812DSP及其外围电路组成,其中的1片主要用于控制律计算、控制量输出,同时兼顾部分数据采集,另1片用于余度数据管理、数据采集以及部分控制量输出;软件系统是在TI公司的集成开发环境CCS2.1平台上用C 代码编写的。2套DSP软件程序由时序逻辑及任务调度、数据采集、通信、余度数据管理、控制律计算、结果输出和过程数据保存等模块,经优化组合而成。该系统较单冗余和双冗余系统具有更高的可靠性。     

机载机电系统可靠性的计算机辅助分析方法

 为了提高机载机电系统的可靠性，机载机电系统常采用余度系统，以达到故障容错，进而实现整个飞机系统的高可靠性和安全性。开发适应于余度间耦合、动态性能降级的ReliaApp可靠性分析评价软件平台，通过有效综合故障模式影响（FMEA）、故障树分析（FTA）和Markov状态转移链法，实现不同容错设计方案的选择、机电系统的可靠性定量评价并给出系统的薄弱环节，为系统的余度配置和改进设计提供软件设计与评估平台，以确保飞机系统的高可靠性和安全性。实例应用表明该软件平台是飞机机载机电系统可靠性设计与评价有效的计算机辅助工具。     

基于低冗余度的传感器故障诊断研究

对于大型飞机来说,飞行控制系统各部件(包括传感器)多采用高余度的硬件配置来提高系统的任务可靠性,但对小型飞机来说,由于受重量、空间及费用等原因的影响,一些传感器不适合安装三余度或四余度传感器。对于二余度或单传感器来说,如何鉴别故障传感器或判断传感器是否发生故障较为困难。同样,传统的故障诊断与隔离方法并不能隔离三余度传感器系统中的多个故障。为了解决低冗余度传感器故障诊断问题,提出一种不依赖数学模型的奇偶方程方法与小波分析相结合的传感器故障诊断方法。