基于CAN总线的冗余系统同步技术研究

为了解决自动油门伺服控制器冗余系统中双CPU时钟不同步导致的系统工作不稳定问题,本文提出了一种改进的同步技术,该技术通过CAN总线通信,基于PYP协议进行信息交互,实现双CPU的时钟同步。通过开发试验板进行验证测试,测试结果表明,该技术可以有效地解决冗余系统同步问题,同步后的时钟误差为微秒级,大大优于硬件同步技术的毫秒级。     

基于AFDX网络的时间同步分析与实现

时间同步技术对分布式网络是不可缺少的。根据AFDX网络的完整性、冗余性等特点,提出一种AFDX网络时间同步模型和实现方法。分析了时间同步过程中产生的时间延迟,并提出两种延迟补偿方法,分别为一次性补偿法和分段补偿法。对两种时间延迟补偿方法进行对比后,采用较为理想的分段补偿法给出AFDX网络的时间同步实现。提出一种时间同步精度的测量方法,并对AFDX网络的时间同步进行了实验和测量。结果表明,方法具有较高的同步精度,能够满足AFDX网络的使用要求。     

AB PLC在天然气SCADA系统中的冗余设计

基于网络控制的PLC冗余系统,通过设备实现冗余所需的自动事件同步和无扰动切换,不会丢失信息,无需切换时间.避免由于单个CPU故障造成系统瘫痪,系统故障率接近于零,保证系统的可靠性、稳定性和实时性.提出在天然气SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统中,采用Rockwell公司的ControlLogix PLC冗余系统,利用以太网和ControlNet控制网构建了系统的硬件组网冗余方案,实现数据的采集和对现场设备的自动控制,在实际的应用中取得了良好的效果.     

运载火箭动力冗余技术

概述了前苏联N-1火箭,美国土星系列,航天飞机以及法尔肯9运载火箭动力冗余应用情况,重点介绍了N-1火箭四次发射失利以及最终的事故原因,从现役运载火箭可靠性评估结果、运载火箭飞行故障统计结果和运载火箭动力冗余和非冗余可靠性的关系三个方面论证了动力冗余的必要性;提出了变推力方式和发动机贮备方式两种动力冗余方式,并分析了它们对运载火箭整体性能以及各系统的影响,最后梳理出实现动力冗余需要重点解决的关键技术。     

一种冗余系统诊断策略优化设计算法

在冗余系统中,一个测试往往可以检测多个故障的故障单元组合,即故障与测试之间呈现多对一的关系。针对冗余系统故障和测试之间的特殊关系,在前期工作的基础上,提出了一种适用于冗余系统诊断策略优化设计的算法,形成了一个完整的多故障诊断策略的生成方法框架。将此方法应用于某飞机供电系统,可以有效地完成冗余系统故障诊断。     

基于综合指标的最优冗余陀螺配置确定方法

陀螺是航天器控制系统中的关键姿态敏感器,其主要采取冗余措施进行配置。针对航天器控制系统设计中如何进行陀螺冗余配置的问题,提出了一种确定最优冗余陀螺配置的方法,该方法综合考虑了系统的可靠性、精度、成本代价等综合指标。首先,以工程中普遍采用的陀螺斜置式为对象,系统性给出了陀螺斜置式的安装结构,并以测量误差最小为目标确定出确定安装数目下的最优陀螺冗余安装结构。其次,结合实际工程经验对陀螺冗余配置的综合性能指标进行详细系统的分析。然后,利用优化评价方法以综合指标为基础对不同安装数目下的陀螺冗余安装结构进行综合评价,确定出陀螺冗余配置的最优安装数目,即最优冗余陀螺配置。最后,利用该方法对实际工程中的斜置式陀螺冗余配置进行分析和计算。结果表明,当陀螺的安装数目为7时为最优冗余配置,该结论对实际工程具有理论指导作用。     

航空发动机产品可制造性评估的应用研究

旨在为国内军品研制生产过程中应用可制造性评估提供必要参考,系统分析和总结了国外开展产品设计可制造性评估工作模式、方法和流程,重点描述了与英美等国外知名企业的合作和实践过程,特别是开展同步研发工作。结果表明:在传统串行设计开发模式中,只有完成上阶段工作,才能进入下阶段的工作及交换成套信息。而在可制造性评估中由于将制造工艺要求和质量要求提前引入产品设计过程,避免了传统模式中后期意见无法贯入设计图样和设计文件现象,证明其在缩短研制周期和降低成本方面是有帮助的。有必要将可制造性评估工作在国内航空发动机产品设计-制造产业链中推广应用。     

冗余驱动消除并联机构奇异研究

对空间并联机构的奇异性和冗余驱动消除机构奇异进行了研究。以Park关于奇异的分类为基础,明确指出了冗余驱动能够消除机构驱动奇异的原因,给出了冗余驱动个数与奇异空间降维关系的比较严格的数学推导过程。还对一种3自由度冗余并联机构的奇异性进行了分析,指出了其奇异空间的形状,并对冗余驱动消除奇异的效果进行了研究。其结果证实了冗余驱动与奇异降维之间的关系,对于进一步提高并联机构的性能提供了参考。     

TMR-BITE16位单片机容错系统SCFT

介绍~种以16位单片机MCS-96为基础的TMR-BITE(也称TMR-Duplex-Simplex)容错计算机系统SCFT。该系统具有故障检测、恢复和逐步降级的功能;特点是结构紧凑、体积小、可靠性高和表决时间开销小等,能广泛适用于航空航天技术,飞控系统和自动控制系统。文中详细论述了SCFT系统的工作原理、设计方法、同步技术和通讯方式,并对系统的可靠性进行了分析。     

面向企业的信息编码体系设计及软件实现

讨论了编码在CIMS中的作用,提出了面向企业的信息编码原则,设计了一套独特的以分类码结合对象事物特性的信息编码体系,并介绍了该体系各功能模块的软件实现方法.     

基于时间触发架构的网络技术研究与设计

随着航空电子系统架构朝着网络化的方向发展,机载电子系统时间关键性和安全关键性的通信应用需求加大,交互的信息量级不断提升,传统的机载总线技术已无法胜任。时间触发以太网(TTE)在引入了高精度时钟同步机制的基础上,采用一致性通信、故障容忍和冗余设计等技术提高了通信的实时性、稳定性和安全性。以TTE和时间触发协议(TTP)为例,综合TTE和TTP的优势,提出跨网段的一体式时间触发网络设计方法,为航空机载电子系统领域提供了基于时间触发架构的统一网络服务。     

基于ESB的机票分销系统集成框架研究

结合机票分销系统的发展和应用现状,分析某企业应用系统集成方法的不足,综合运用面向服务架构（SOA）、企业服务总线（ESB）和门户（Portal）等技术,提出了一种基于企业服务总线的5层机票分销系统IT集成框架,详细论述了各层的内容。框架建立在SOA基础之上,通过ESB集成子系统,能够有效地解决企业内部信息孤岛问题。基于标准的、面向服务的框架使企业应用集成更加方便、灵活。     

高可靠小条件数压缩感知叶尖定时信号辨识

为增强基于任意角度压缩感知(CS)叶尖定时信号(BTT)重构的稳定性,采用小生境微种群遗传算法提出了基于小条件数的高稳定性传感器安装布置方法。研究发现:任意角度CS的恢复矩阵条件数越小,不同信噪比下同步和非同步振动信号重构误差越趋于稳定在较低范围,优化后发现条件数为1的排布方案下,相邻传感器角度间隔趋向于均布2m取K的形式。利用条件数为1的矩阵冗余特性,设计了高可靠性的传感器排布方案,数值试验和有限元仿真验证表明叶尖定时系统在失效一个传感器的情况下仍可稳定得到准确的重构结果。在信噪比为5 dB时,冗余排布相比参考排布的主倍频幅值重构误差降低4.4%以上,验证了采用最小条件数排布的任意角度CS信号辨识方法在噪声及传感器失效情况下仍可保证BTT测量结果的有效性和可靠性。      

基于稀疏和冗余表示的图像融合方法

为了产生能提供更多信息的融合图像,提出了一种基于SRR(Sparse and Redundant Represent,稀疏和冗余表示)理论的图像融合方法。该方法首先采用训练所得的冗余字典对原始图像进行稀疏表示,然后对系数矩阵采用1-范数取大融合规则进行融合,最后对融合系数矩阵和冗余字典进行重建以得到融合图像。将该方法与拉普拉斯变换、PCA(Principal Component Analysis,主成分分析)、DWT(Discrete Wavelet Transform,离散小波变换)、CVT(Cur Velet Transform,曲波变换)和NSCT(Non-Subsampled Contourlet Transform,非下采样轮廓波变换)等方法在几组图像上进行比较,实验结果表明,该方法在一定程度上提高了融合图像的质量,在主观和客观上都具有较好的性能。     

多变量控制系统硬件冗余配置的定量分析

针对多变量控制系统的硬件冗余配置问题提出了一种定量分析方法,可以使设计者清楚地了解到系统中哪些部件的故障将造成系统失稳,哪些部件可以通过设计阶段仔细地选择控制器参数使之故障发生时系统仍具有一定的性能,从而为系统的冗余配置设计提供了客观的依据。文中以一个大型挠性空间站系统为例说明了所提方法的应用。     

金属罐绿色设计初探

结合并行化、绿色化设计思想,针对金属罐的形状和尺寸的最优设计,从面向资源的设计即使所用材料最省的角度分别建立了优化模型Ⅰ与Ⅱ,然后再从多方面考虑,提出了关于金属罐形状和尺寸的优化设计方案.同时综合考虑到材料节省、外形美观、拿放方便,饮用舒适等因素,设计出一种新的易拉罐形状,并给出了设计参数和参数的计算方法.     

基于卫星和星敏感器的冗余激光惯组在轨标定

采用高精度卫星导航速度、位置信息以及星敏感器提供的姿态信息设计十表冗余捷联惯组的标定模型,包含陀螺和加速度计的零次项和标度因数,对卫星和星敏感器辅助的冗余激光陀螺捷联惯组进行实时在轨标定.利用标准Kalman滤波和Sage-Husa自适应滤波作为估计算法,对十表冗余捷联惯组参数进行在线估计.数值仿真结果表明:参数标定精度均在7％以内,是一种实时的在轨标定方法,满足误差补偿要求.冗余惯组在轨标定方法为航天器高精度定姿和定轨提供了一种理论参考.     

冗余铺丝机械手自运动流形分析及优化

针对传统位姿分离式铺丝机械手灵活性不足的特点,为了提高航空复合材料铺丝过程的灵活性和避障碍能力,提出一种位姿耦合式冗余铺丝机械手自运动流形的新算法。由于冗余铺丝机械手各关节之间的强耦合性增加了逆解的求解难度,该算法将冗余铺丝机械手的关节逆解分解为已知的Paden-Kahan旋量子问题以及由位置关节组成的特殊旋量子问题,并针对特殊旋量子问题进行求解得到冗余铺丝机械手全部逆解,这样相对于位姿分离式解法有效提高了冗余铺丝机械手逆解的求解效率以及求解直观性。由于冗余铺丝机械手的逆解呈现出流形的结构,所以根据冗余铺丝机械手自运动流形的多维特性,将冗余铺丝机械手的自运动流形分别映射到位置关节空间和姿态关节空间得到其三维仿真曲线。由于冗余铺丝机械手逆解流形中的优化流形在实际控制中更具应用价值,所以在铺丝机械手末端执行器沿芯模轨迹运动速度平稳的前提下为了使机械手各关节速度变化最小,提出以冗余铺丝机械手关节速度组成的约束泛函为目标得到相应的运动学优化流形,并为后续的最优控制奠定了基础。最后以某型号飞机S形进气道为例验证了所提方法的可行性。     

高精度多冗余捷联惯组配置优化设计与应用研究

为了满足远程飞行器对惯性导航系统高可靠、高精度的需求,研究了一种多冗余捷联惯组配置优化设计与应用方案。根据远程飞行器导航分析结果和多冗余配置优化准则,设计了高可靠冗余结构配置方案,优先提高X向加速度测量通道精度和可靠性。采用置信距离测度一致性检验方法,对惯性器件输出信息进行置信距离测度一致性检测,建立惯性器件测量关系矩阵,剔除误差较大或失效的惯性测量信息;采用惯性导航信息融合的方法,提升相应测量通道的稳定性和系统使用精度。数据处理结果表明,相对于无冗余捷联惯组,多冗余捷联惯组的惯性导航精度提升近1倍,角速度测量通道稳定性优于0.01(°)/h(3σ),加速度测量通道道稳定性优于1×10~(-5)g(3σ)。多冗余捷联惯组配置优化设计与应用方案能够满足远程飞行器高精度、高可靠惯性导航的需求,具有良好的工程应用参考价值。     

垂向对称的四陀螺冗余式单轴旋转捷联惯导方法

针对现有惯导正交配置方案在高海况下存在可靠性不高以及导航误差随时间累积快的问题,提出一种四陀螺冗余配置的单轴旋转捷联惯导新方案。通过器件级冗余技术,依据冗余数目等同时可靠性最大,导航特性更优的原则,设计了一种四陀螺圆锥垂向对称配置方案。以此为基础,考虑单轴旋转调制转轴垂直方向上器件误差的优势,提出将冗余配置和单轴旋转调制相结合的冗余式单轴旋转捷联惯导技术,并给出了具体的设计方法和过程。仿真结果表明:惯导系统可靠性较传统无冗余方案提升75%,定位精度较无旋转调制方案提升26%。新方法能够实现可靠性和精度的综合提升,且配置结构体积增加不多,安装方便,工程实现性较强。