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。     

数字式飞机起落架转弯控制器设计

针对某型飞机起落架转弯控制系统,本文设计了一种以DSP和双口RAM为核心的双余度数字式控制器.控制器采用硬件冗余的方法搭建双通道热备份系统,制定了余度管理策略.借助自检测和比较监控技术实现一次故障工作、两次故障安全的目标.运用马尔可夫过程建立了系统的可靠度模型,利用MATLAB求解可靠度模型的微分方程组,并对系统的可靠度进行了仿真分析.     

机载大屏幕显示器的余度设计及余度管理

余度技术是系统或设备获得高可靠性的设计方法之一。为了显著提高系统的任务可靠性,当系统发生故障时,余度系统能够自动完成系统重构,继续正常工作,从而提高了飞机的任务可靠性和安全性。本文从余度设计的概念出发,通过对余度等级、结构、数目及层次等几个方面对余度设计进行分析,结合某大屏幕显示器余度设计,给出了余度设计的基本方法,提出了一种余度管理方案,该设计思想也可用于其它机载设备中。     

飞机发电机双余度调压器设计分析

本文对为飞机采用交流——直流——交流(AC—DC—AC)方案的变速恒频(VSCF)电源系统设计的一种双余度调压器进行分析和介绍。为了提高VSCF 电源系统的控制可靠性,完善系统性能,提出了交流和直流双通道控制方案。分析和实验结果证明该调压器各项性能达到了设计要求。     

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。     

余度舵机液压刚性力分析与表决门限试验

针对某型三余度舵机末端机械表决机构、液压刚性联接机构进行结构设计分析、力环境分析及刚性力计算,给出余度表决力门限值,并通过力门限、位移门限试验,验证了余度表决力门限值与计算结果是一致的,表明位移门限测量结果符合资料技术指标要求。     

民用飞机飞控系统传感器信号表决设计

电传飞控系统(Fly By Wire,简称FBW)通过传感器余度配置,提高了信号可用性和完整性。介绍了几类常见的传感器余度配置方案及其表决逻辑,设计了三余度传感器表决架构,对其中比较器、计数器进行了详细描述。最后通过一个仿真算例验证了表决器设计的正确性。对于国内民机传感器余度配置和表决管理具有指导意义。     

一种襟缝翼控制计算机余度架构设计

针对高升力系统中襟缝翼控制计算机的余度架构进行基础技术研究,设计了一种可靠性高、可抑制共模/共域故障、成本合适的新的余度架构。提出了襟缝翼控制计算机的通道结构与驱动分系统结构紧耦合,分析了3种主流余度模型,从而确定了襟缝翼控制计算机余度架构的通道结构和支路结构：新余度架构采用双通道模式,满足驱动分系统的驱动方式需求,每个通道内部将襟翼和缝翼功能进行物理隔离,功能通道内部由2个支路构成命令-监控结构。同时设计了新余度架构的工作方式,并使用广义随机Petri网分析了新余度架构的可靠性。     

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。     

高可靠航空电液伺服系统控制器设计

电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的伺服控制系统。针对某航空机电系统中伺服驱动装置的工作特点,设计实现了基于DSP处理器的高可靠航空电液伺服系统控制器。控制器为双余度硬件冗余体系结构,采用热备份的主/备工作方式,并使用基于故障严重程度和故障计数双重原则的容错策略,在保证控制器性能的同时有效提高了系统可靠性,同时其双余度架构也保证了系统安全性。     

机载供电系统双余度控制器的容错控制

介绍双发（Twin-engines）系统的战斗机的机载供电系统控制器的设计和实现。机载供电系统控制器是管理飞机的供电系统的航空电子设备,是飞机供电系统的核心设备,肩负飞机安全的使命。为了提高控制器的可靠性和灵活性,放弃传统的模拟方法,使用先进的数字化技术实现对飞机供电、配电系统的管理。在设计中为了提高可靠性,使用主动复制的容错技术,设计了双余度控制器,在发生单通道错误的情况下,整个系统能够正确工作。对机载供电系统控制器容错技术进行了研究,包括双余度系统的管理策略、同步控制机制、余度管理和故障综合、信号比较监控和通道切换逻辑。     

临近空间无人飞行器多余度容错导航系统设计

临近空间无人飞行器导航系统的故障直接影响到飞行器的任务执行和飞行安全,因此必须能够长时间地保持稳定性和精确性,为达到此目的必须设计由惯性导航、卫星导航等多种导航传感器组成的多源多余度容错导航系统,提高系统的可靠性。针对临近空间飞行器制导控制对导航信息的需求,提出了一种标准的三余度导航系统架构,并设计了采用新型加权平均表决子算法,具备故障检测和隔离以及故障重构功能的容错重构算法,构建了适用于临近空间无人飞行器的多余度容错导航系统,通过实测试验数据仿真验证了容错导航系统的性能,展示了系统一次故障工作的故障容错能力。所研究内容也可被其他类型的无人飞行器借鉴和参考。     

双总线通信架构的航电系统双机备份技术研究

针对采用两种通信总线作为主要通信的复杂航电系统，通过研究其体系结构，利用故障树对系统可能故障进行分析，优化了单总线通信系统中主备机表决算法，设计了一种双总线通信系统中主备机的同步和双机切换机制，提升了双机切换的性能，实现了系统故障时的平滑切换运行，提高了双机切换的实时性和双机备份系统的可靠性。     

面向航空发动机推力控制的大气参数测量系统设计

为了实现多发飞机推力控制匹配要求,以及提升机载控制参数测量可靠性要求,设计了一套适用于多发飞机的机载环境大气参数测量系统。通过对发动机推力控制需求和适航相关要求的分析,确定了系统设计原则,利用飞机和发动机的有限硬件资源,提出了一种适用于多发飞机的多余度机载环境大气参数测量系统架构。针对不同来源的信号,分别设计了相应信号故障诊断算法、表决算法以及多源信号故障切换逻辑,保证系统在信号发生故障时可及时切换到健康余度。通过仿真和试验对测量系统在信号发生故障时的容错能力进行了验证,结果表明：系统余度设计合理,故障诊断和表决逻辑有效,环境大气参数测量的可靠性和安全性得到了提升;当信号发生故障时,可实现故障重构,且切换过程产生的推力变化小于3%。     

频率选择性衰落信道DS-CDMA无人机中继通信系统航迹规划

无人机中继通信是实现远距离无线通信的一种重要技术手段，无人机的飞行航迹对无人机中继通信系统的链路传输可靠性存在显著的影响，在频率选择性衰落信道环境下研究了基于直序列码分多址（DS-CDMA）的无人机中继通信系统的航迹优化的问题。首先，给出了基于DS-CDMA的译码转发无人机中继通信系统的模型，并理论分析给出无人机中继通信系统的链路中断概率及平均误码率计算公式，以此为基础，基于链路中断概率最小化准则提出了中继无人机的航迹规划方法，最后通过仿真验证了所提出方法的正确性与有效性。研究表明：最大比值合并DS-CDMA无人机中继通信系统可充分获取频率选择性衰落信道提供的分集增益，显著改善链路传输的可靠性。     

直升机应急漂浮系统传感器模块可靠性分析

直升机应急漂浮系统是直升机海上救生的主要装备之一,对其传感器模块进行可靠性分析,对保证直 升机应急漂浮系统安全运行、坠水过程中可靠触发至关重要。在充分了解非同型单元k/n(G)表决系统的基础 上,通过 Matlab/Simulink搭建不同逻辑关系下传感器模块的蒙特卡罗模拟平台,并进行相应模拟与理论计算。 结果表明:将蒙特卡罗模拟应用于传感器模块的可靠性分析具有一定的可行性与有效性;依据功能危险性分析 相应结论,并结合可靠性分析结果,该直升机应急漂浮系统传感器模块选择3/5表决系统最为合适。研究结果可为后续相似模块的逻辑关系选择与可靠性设计提供技术路线。     

综合化飞行器管理计算机技术研究

目前国外新一代飞机的设计中,为进一步提高飞机的性能,同时降低系统费用,采用飞行器管理系统综合管理包括飞行控制、发动机控制、机电公共设备管理等飞机平台的功能.飞行器管理系统核心是飞行器管理计算机,细粒度可配置飞行器管理计算机不同于以往基于通道容错的计算机系统,它是基于模块级容错的计算机系统,细粒度可配置飞行器管理计算机设计利用综合化技术,通过采用通用的、标准的模块,提高系统的可靠性和可用性.它既要具有飞行控制系统的多余度安全,同时又需要满足发动机控制、机电管理等不同系统、不同余度配置的安全要求.另一方面飞行器管理计算机从系统结构、容错技术等方面要适应不断变化的微电子技术和计算机技术的发展,保持飞机平台具有相对的稳定性,更要具有灵活的系统配置能力.主要介绍了细粒度可配置飞行器管理计算机体系结构、软件要求、容错结构的实现.     

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。     

一种航空发动机数控系统可靠度分配的方法

在V ague集理论的表决模型中引入了倾向性因子,并据此提出了一种可靠性影响因素赋权的方法。将此方法与模糊综合评判理论结合,建立了综合评判系统各单元之间相对失效系数的模型。然后借助该模型及MATLAB软件,提出了一种具有冷贮备单元的航空发动机数控系统可靠度的模糊分配方法。该方法适用于缺乏可靠性数据的方案论证及初步设计阶段。      

Reliability and safety analysis of redundant vehicle management computer system

Redundant techniques are widely adopted in vehicle management computer （VMC） to ensure that VMC has high reliability and safety. At the same time, it makes VMC have special characteristics, e.g., failure correlation, event simultaneity, and failure self-recovery. Accordingly, the reliability and safety analysis to redundant VMC system （RVMCS） becomes more difficult. Aimed at the difficulties in RVMCS reliability modeling, this paper adopts generalized stochastic Petri nets to establish the reliability and safety models of RVMCS. Then this paper analyzes RVMCS oper- ating states and potential threats to flight control system. It is verified by simulation that the reli- ability of VMC is not the product of hardware reliability and software reliability, and the interactions between hardware and software faults can reduce the real reliability of VMC obviously. Furthermore, the failure undetected states and false alarming states inevitably exist in RVMCS due to the influences of limited fault monitoring coverage and false alarming probability of fault mon- itoring devices （FMD）. RVMCS operating in some failure undetected states will produce fatal threats to the safety of flight control system. RVMCS operating in some false alarming states will reduce utility of RVMCS obviously. The results abstracted in this paper can guide reliable VMC and efficient FMD designs. The methods adopted in this paper can also be used to analyze other intelligent systems＇ reliability.