容错飞行控制技术的应用研究现状与发展趋势

如何将容错飞行控制理论研究与工程应用紧密结合是值得关注的问题。从解决飞控系统自身故障的余度容错技术、解决飞控系统被控对象故障的容错控制技术和制约主动容错控制发展的故障诊断技术3个方面研究了容错飞行控制在工程应用中的发展现状。分析了容错飞行控制的核心技术和难点问题,对未来容错飞行控制技术的发展提出了思考与建议。     

可靠性设计的新发展——容错技术

本文详细地论述了容错技术的发展和特点,以及容错技术的有关技术问题。容错技术与容错系统代表了微机应用系统的发展方向,它是软、硬件相结合的可靠性设计,是系统工程中一次深刻的变革。     

软件容错及一个N文本容错系统的实现

软件容错是提高软件可靠性的重要方法之一。我们可以认为软件可靠性提高技术有两种:容错技术与非容错技术。非容错技术是应用各种方法使软件不舍错误,即力求使软件在成为产品以前达到完美无缺,软件说明书设计、结构设计、软件测试等避错、除错方法都属于非容错技术。可是随着计算机的应用领域越来越广。软件越来越复杂。而人的思维是有局限性的,因而软件设计的缺陷是不可避免的。同时软件的复杂性又决定了我们不可能进行软件的“穷举测试”。因此对要求高可靠性的系统,仅仅用非容错方法是不够的。如核反应堆系统、飞行控制系统、航空专业应用。都必须采用容错技术来进一步提高其可靠性,因为容错软件可以系统发生错误的情况下,保证系纯正常运行。     

民机电传飞控系统故障检测与容错技术

现代民机广泛采用数字式电传飞控系统,它有利于飞机减重、飞行品质改善、飞机维护性改善等。民机电传飞控系统需满足严格的安全性与可用性要求,保证飞机取证与运营可靠性。故障检测与容错技术是实现高度安全可靠电传飞控系统的关键。该文阐述了已应用于现代民机的故障检测与容错技术,重点介绍了波音、空客公司故障检测与容错技术应用于民机设计的成功案例,对未来民机容错技术发展进行了探讨与展望。     

高超声速飞行器再入容错制导技术综述

对高超声速飞行器研制过程中最为关键的技术之一——再入容错制导技术进行了综述。回顾了高超声速飞行器容错制导研究概况;针对高超声速飞行器产生执行器、传感器、结构等故障引起气动参数在内的系统各项参数发生变化,已有的再入制导轨迹已经不能满足制导要求的问题,进行再入容错制导方法研究,找到故障情况下最优再入轨迹;介绍了几种再入容错制导方法,并对未来技术的发展进行了展望。     

空间站环境COTS器件容错技术综述

由于空间站环境的总辐照剂量影响较小,采用商用现货(COTS)器件替代传统高等级抗辐照器件来降低成本是有效的方法,但是随着工艺尺寸的缩小,COTS器件受单粒子效应的影响越来越突出。为抑制单粒子效应,COTS器件通常需要采用多种软硬件容错设计。基于上述应用需求,对国内外采用COTS器件的低轨卫星及其相关容错技术进行了总结和分析,分别对存储器、SRAM型FPGA、DSP、CPU处理器进行了容错技术的研究和分析,总结了各类容错技术的现状及发展趋势。并针对上述四类COTS器件,分别给出在空间站环境下的容错设计建议。     

卫星姿态控制系统容错控制综述

主要针对卫星姿态系统容错控制研究领域已有的成果进行了回顾。总结了国内外卫星容错控制的现有成果,主要从卫星姿态控制系统的可重构性、单体卫星容错控制和卫星编队容错控制3个部分对相关的研究成果进行了归纳分析。其中,卫星姿态系统的可重构性从重构目标和系统功能要求两方面进行分析;对单体卫星容错控制现状的介绍主要从自适应技术、滑模理论、预设性能、干扰观测器、故障估计观测器几个方面展开;卫星编队容错控制方法从独立容错、协同容错、拓扑重构和组成重构的角度进行阐述。最后进行总结,并展望了卫星姿态控制系统容错控制领域未来可能出现的新问题和研究思路。     

航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术综述

针对未来航空发动机需求，结合多电分布式控制特点和优势，基于先进算法，开展了多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术研究。首先从航空发动机分布式控制系统、多电发动机、故障诊断与容错控制方法和硬件在环仿真平台搭建4个方面对国内外航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错技术进行梳理，总结了多电分布式控制系统故障诊断与容错的关键问题；之后提出了多电分布式控制系统的故障诊断与容错架构设计、基于模型的故障诊断与容错方法、双主动冗余电机控制系统故障诊断与容错方案、基于深度学习的电力作动器故障诊断与容错方案和硬件在环仿真平台搭建的关键技术；最后对航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错未来的发展趋势进行展望。     

容错技术在直升机可靠性设计中的应用与研究

现代直升机的飞行关键系统如电传操纵系统及给电传操纵系统供电的电源系统,为确保高可靠性高安全性要求（λ〈10-7／飞行小时）,通常都采用由多个（3个或4个）分系统组成的容错系统。首先论述了容错技术及容错系统的组成,然后对容错系统不同构型的可靠性进行了分析,并建立了容错系统的可靠性计算方法。之后,以相应的实例讨论了容错系统可靠性计算时必须考虑的问题。最后简述了相关的设计准则。     

非相似容错技术研究

介绍了飞行控制系统非相似容错技术的基本功能、技术关键和设计方法,包括软件设计、硬件设计、容错计算、交叉通信、同步、余度管理、编程语言以及软件设计人员进行非相关设计的管理方法等。     

容错技术在风洞试验中的应用研究

以亚音速风洞为监测对象,介绍容错技术在风洞试验中的应用原理和方法。同时对系统的结构特点、软件和硬件的配置、容错功能的实现等进行了分析和讨论     

故障注入器功能设计

对于容错计算机的验证 ,必须模拟在系统运行出现故障的情况下 ,容错计算机对故障的检测、隔离和定位能力。所以 ,需要研究故障注入技术。故障注入是通过一定的方法 ,按照一定的控制 ,改变计算机内部硬件或软件的状态 ,使其出现预先定义的故障状态 ,由此触发容错计算机的故障逻辑 ,验证故障逻辑的功能和性能。     

基于反电动势法的双绕组永磁容错电机转子位置估计算法研究

针对双绕组永磁容错电机,在反电动势法基础上,提出一种改进的适用于容错电机的转子位置估计算法。利用每相绕组产生的磁链增量及单位反电动势来估算双绕组永磁容错电机转子的位置,通过锁相环技术进行误差补偿,对该方法中使用到的电机参数进行在线辨识,把辨识结果更新到转子位置估计算法中。通过该方法可以在双绕组永磁容错电机正常工作、单相故障或者多相故障容错的情况下,实现对转子位置以及转速的估计。通过MATLAB/Simulink进行仿真,验证转子位置估算方法的准确性和鲁棒性。     

一种新型高效容错体系结构的研究与实现

由于辐射而在电路的时序逻辑部分和组合逻辑部分产生的逻辑软错误已经逐渐成为阻碍系统可靠性和稳定性的主要威胁。提出了一种结合了基于主／g．1atch设计和改进的时间冗余策略两种技术的容错体系结构,通过ISCAS’89测试基准电路进行验证并对实验结果的分析发现,该容错体系结构获得了很高的容错性能。     

新一代飞控计算机余度构型

飞控计算机广泛采用容错技术达到高可靠性指标,随着可靠性要求的日益提高,必须引入新的容错结构以及余度构型。本文结合析一代飞控计算机对高可靠性、强实时性的要求,对比目前飞控计算机的容错结构以及余度构型,提出了三种三余度构型方案,并对其故障模式进行了分析。在此基础上针对三种方案之一介绍了一种分组优先级剥夺调度算法,给出了详细说明。最后对比了这三种新的三余度方案的优缺点,为容错飞控计算机的发展提供了构型、算法的参考。     

非相似余度飞控计算机

从容错的角度介绍了Boeing777和A320的数字飞行控制计算机系统。Boeing777和A320的飞控计算机都采用了非相似的余度技术,能容忍软件和硬件的共态故障,但在每个计算机的功能分配和整个飞控计算机系统的余度结构编排等方面体现了各自的特点。用广义随机Petri网描述了Boeing777余度结构和容错动态过程,并进行了系统的可靠性计算和容错度分析。针对中国"大型飞机"容错飞控系统的设计作了分析和建议。     

ATC模拟系统中存贮系统的容错技术

ATC 模拟系统是一个比较复杂的,实时性很强的控制系统,要求整个系统的可靠性很高。而对于一个系统来讲,其中央存贮系统是保证整个系统正常工作的关键部件之一。在我们引进的系统中,它的容错技术在设计上有其独到之处。本文就其存贮系统的结构、容错技术及支持电路这三部分予以说明和论述,仅供同行参考。     

NT磁盘容错及恢复方法

本文介绍Windows NT Server支持的RAID0、RAID1和RAID5磁盘容错技术和故障恢复方法。     

小型飞机航空电子系统容错技术研究

在小型飞机航空电子系统的开发过程中,安全性评估与系统设计同步进行、相互作用。通过FHA和PSSA分析为系统设计提供了依据,为确保系统设计达到安全性保障等级需要采用容错技术。以大气数据指示功能为例,在FHA和PSSA分析的基础上提出了显示备份、冗余路径、系统重构等容错策略。     

非线性主动容错控制系统H∞模糊控制器设计

 考虑到实际主动容错控制(FTC)系统中故障以及故障检测与隔离(FDI)决策出现的随机性,用两个Markov过程分别描述系统的随机故障以及FDI的决策行为。采用Takagi Sugeno(T-S)模糊模型描述非线性主动容错控制系统,并基于并行分布补偿(PDC)方案以及线性矩阵不等式(LMI)优化技术,给出了使得闭环系统随机稳定且满足一个给定H_∞干扰衰减水平的模糊容错控制器设计方法。此外,考虑了一个次优的H_∞模糊容错控制设计问题。最后,倒车控制系统的仿真结果验证了所建议方法的有效性。