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。     

某型涡扇发动机分布式容错控制系统设计与试验验证

为了提高某型涡扇发动机控制系统的安全性和可靠性,提出1种分布式架构下的容错控制方案。基于模块级硬件冗余的思想,设计了包含7个智能节点的基于TTP/C(时间触发协议)总线的发动机分布式容错控制系统,可以实现核心控制节点的硬件备份。基于控制律重构的方法,采用模型参考变结构控制算法设计了容错控制器,可以根据系统故障情况将控制结构切换至无故障的控制回路中。搭建了涡扇发动机分布式容错控制系统硬件在环仿真试验环境,开展了容错控制系统的试验验证。结果表明:在核心控制节点故障时,容错控制系统可以在120 ms内快速启用热备份节点代替故障节点;在非核心控制节点故障时,容错控制系统可以在100 ms内完成控制回路的切换,并保证发动机各状态量不产生明显波动。     

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.     

一种基于FPGA的航空发动机独立备份控制系统（英文）

当航空发动机主控制系统出现故障时,为确保飞行安全,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的独立备份控制系统,通过配置FPGA内部可编程逻辑实现主备控制系统平稳切换以及燃油流量、螺旋桨转速控制功能,提高航空发动机的安全性与可靠性。给出了备份控制系统的总体方案、工作原理、控制算法、切换逻辑、通道同步及机内自测试(BIT)方法等。研究成果已应用于某型航空发动机控制系统中,并进行了发动机地面台架试车。验证结果表明:该备份控制系统工作稳定,转速控制误差小于0.2%、燃油流量控制误差小于0.35%,通道切换时燃油流量扰动不超过1.5%,满足设计要求。     

基于冗余网络的数据综合处理热备份策略

在传统集中分布式地面控制系统架构的基础上,通过改进网络冗余、综合设备故障状态,设计了一种基于冗余网络的数据综合处理架构,提出了实时高效的主备切换策略,有效降低了地面控制站系统风险、提高了系统的可用性,通过验证得出该技术有效地保证双机切换的实时要求.     

偶发组播数据丢包问题研究

针对传输关键控制数据的某型冗余备份网络架构在大背景流量下偶发组播数据丢包的问题,分析了丢包机理,提出配置静态组播组的方法,同时进行了实验验证。结果表明,该方法能有效解决工程实践中出现的问题。因此,在网络结构设计时,要充分考虑传输链路中会对组播传输产生洪泛的设备,采取有效措施消除影响,确保组播数据传输的正确性与完整性。     

临近空间飞行器信息系统一体化载荷平台

介绍了临近空间日趋受到各国的关注和研究、临近空间的概念以及临近空间飞行器的概况。从高超声速临近空间飞行器设计层面分析了临近空间飞行器信息系统多任务需求和现有设计的矛盾,指出研究临近空间飞行器一体化综合电子系统信号交链和多任务一体化协同技术是解决此矛盾的有效途径。通过对临近空间飞行器信息系统一体化载荷平台的研究,构建了采用冗余备份技术的包括信号处理模块、控制模块的统一开放的柔性系统平台架构。     

一种飞船用并联式太阳电池阵指向机构设计与分析

为满足太阳电池阵在飞船上大范围指向要求,实现光照效率最大化,设计了一种用于飞船等航天器的新型并联式太阳电池阵指向机构,采用规则对称的模块化设计形式,具有工作空间大、可靠性高等特点。对新型并联式太阳电池阵指向机构进行了运动学正逆解计算,运用极限边界搜索法在MATLAB中计算了工作空间,建立了基于ADAMS的虚拟样机模型,并对其逆解进行了验证,以工程可实现性为原则,得出了多个逆解的筛选原则,为控制系统的参数筛选提供了依据。通过对并联机构的冗余特性进行分析,证明了在某一驱动组件卡死时,其仍具备较大的工作空间。该并联式指向机构还可用于航天器矢量推进器、天线指向等空间领域。     

面向综合CNI系统的双机热备份切换方案设计

本文针对综合CNI系统主备切换功能的实现,提出了一种基于表决算法的双机热备份主从模式的设计方案,从设计思路、设计原则以及冗余备份、主备切换的故障故障检测等方面进行详细分析,对上电确定主备流程、主切备流程以及备切主流程进行详细设计,通过方案验证,在不增加硬件基础上,能够快速无缝地将相应的功能控制切换至备模块,提高了整个综合CNI系统的可靠性,保障系统不间断运行。     

基于冷备份多模冗余结构的BRAM自修复方法

随着现场可编程门阵列（FPGA）在空天电子系统中的广泛应用,受空间辐射恶劣环境影响,FPGA中重要的存储器电路BRAM,因采用SRAM技术极易发生位翻转故障,虽绝大部分情况表现为瞬时故障,但永久故障依然存在。针对BRAM自修复方法仅修复瞬时故障的现状,对能同时修复瞬时故障和永久故障的自修复方法进行研究,提出了一种冷备份多模冗余结构,用3个热备份模块和1个冷备份模块来构造BRAM,该结构可通过三模冗余刷新方法修复瞬时故障和冷备份替换方法修复永久故障。给出了整个BRAM自修复系统中各模块的电路结构和实现方法,实验验证了系统的自修复能力,并在可靠性、硬件资源和时间消耗3个方面,通过对比分析论证了自修复方法的有效性。     

某型机电传飞控系统位移传感器总体布置设计

以某型机电传飞行控制系统位移传感器总体布置为研究对象,利用CATIA DMU KINEMATICS运动机构模块对座舱操纵装置进行建模仿真,评估操纵线系运动特性对布置在不同位置互为备份的位移传感器输入特性的影响,选择最佳布置方案。     

基于纯硬件电路的三余度信号表决器设计

针对数模混合式机载控制系统输出的多余度控制信号、模拟式机载控制系统设计中余度输入输出信号综合难度大的问题,对较典型的三余度信号设计了纯硬件的表决器。利用高增益运算放大器对最小及最大信号输入作用的正反饱和特性,并通过将正反饱和作用相互抵消的方法,实现了模拟三余度信号的中值选择;借助于继电器的对电压控制信号的自我识别方式,实现了三余度电压控制信号的多数表决。仿真及测试表明,所设计的三余度信号硬件表决器能够简单有效地解决数模混合式控制系统三余度指令输出的综合问题,以及模拟备份控制系统三余度信号的输入与输出表决,从而能够简化余度系统的设计,提高系统可靠性。     

恒流调光器（CCR）冗余热备份的应用

一、概述 在现代机场中，助航灯光系统的正常运转，为航空器的飞行安全提供了重要的保障。在灯光系统中，恒流调光器(CCR)是核心设备。目前调光器(CCR)采取了控制单元与升压变压器集中的一体化设计，在可靠性、实用性等方面有了很大提高，但是为充分保障灯光系统的正常工作，在设计中考虑为助航灯光重要回路的调光器配置备机仍然是十分必要的，通过调光器冗余热备份控制，实现调光器故障发生时的快速自动切换功能，必将大大提高灯光系统运行的可靠性。     

冗余计算机结构的比较

就长寿命应用来说,计算系统功能模块采用交叉连接和部件备份的冗余概念预示。它比采用相同硬件的其它形式冗余概念有较高的可靠性.但多故障的容错限度仍不能达到百分之百.由模块式电源、处理机、输入/输出部件和小存貯块组成的功能模块以级备份,装入一共用的箱体内.这种使用现有模块的动态冗余技术会产生一种重量轻、体积小而可靠性高的计算系统.采用简单的模形把这种内部冗余概率预示与外部形式和门级形式的冗余结构相比较.     

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。     

一种双捷联冗余控制系统陀螺故障诊断方法

针对6个双自由度陀螺构成的运载火箭双捷联控制系统,综合硬件冗余和解析冗余的优点,设计了一种先进的陀螺故障诊断方法;利用神经网络观测器技术,解决了硬件冗余无法解决的故障诊断问题,克服了传统解析冗余的局限性;运用故障阈值的自适应调节,提高了故障诊断的鲁棒性,实现了故障陀螺的数据恢复。     

某型惯导系统备份计算机故障分析

针对某型惯导系统在修理过程中出现备份机夺权故障,进行备份机故障分析研究。通过对备份机夺权原理的分析以及对故障芯片进行X射线电子线路分析研究,实现了故障定位与排除,最后总结了备份机故障性质、原因与相应措施,有效降低了备份机故障率,提高了装备的使用可靠性。     

飞控机械备份系统传动组件不协调问题分析

针对我国某大型飞机飞控系统机械备份钢索传动组件在装配过程的瓶颈问题,就设计原理、工艺方法等进行讨论和研究,找出了问题产生的根本原因,提出了机械备份系统钢索传统组件装配解决方案。     

航空发动机的支持向量机自适应PID控制

首先介绍了支持向量机(SVM)的原理, 建立了支持向量机回归(SVMR)模型.将SVMR与基于支持向量机的控制器相结合, 组成自适应PID支持向量机控制(SVMC)系统.最后用于某型航空发动机, 通过在选定的设计点处进行控制系统的设计, 利用支持向量机强大非线性映射能力、网络结构的自动最优化特性, 使控制系统在发动机偏离设计点工作时控制系统仍保持很好的性能.为通用非线性控制提供了一种新的控制思路.      

一种浮空器压力调节综合控制系统设计

针对现有浮空器压力控制系统设计的不足,结合浮空器的使用环境,提出了一种基于双机冗余热备份、嵌入式CPU、高精度实时数据采集与处理的压力调节控制装置解决方案。首先建立了浮空器的压差数学模型;接着,以该模型为基础,进行压力调节控制系统设计,包括多余度压力控制系统设计、仲裁融合应急处理设计、压力自控设计。最后,采用该种设计的系留气球的空中试验结果表明,该压力系统控制能够根据气球所处不同的工作状态,融合传感网络状态信息,自主选择自控程序入口,较好的对气球气囊压力进行了有效调节与控制,保证了气球的安全。