四余度飞控计算机设计及基于马尔可夫模型的可靠性分析

飞控计算机是面向飞行控制应用的计算机,主要完成控制律计算和余度管理等工作,是安全关键部件。因此,设计高安全、高可靠性的飞控计算机系统对于提高飞机的飞行安全有着至关重要的影响。文章提出一种同构型四余度飞控计算机设计方案,描述其硬件架构和软件工作方式,并利用马尔可夫模型对其可靠性进行建模分析。研究结果表明,四余度同构型飞控计算机结构设计满足飞控系统对可靠性的要求,可作为高可靠性长航时飞控计算机设计的参考方案。     

三余度飞控计算机架构及其可靠性研究

余度架构设计是解决飞控计算机可靠性问题的有效途径。为了满足高可靠性飞控计算机系统对可靠性和容错性的特殊要求的目的,提出一种新型三余度飞控计算机的余度架构方案,描述飞控计算机冗余设计方法,设计余度计算机软硬件的总体框架,采用马尔可夫方法对该方案进行了可靠性分析,获得了故障覆盖率和失效率对飞控计算机整体可靠性的影响结果,得到所设计余度架构方案可行的结论。     

飞控计算机的三余度架构及可靠性研究

余度架构设计是解决飞控计算机可靠性问题的有效途径。基于高可靠性飞控计算机系统对可靠性和容错性的特殊要求,提出一种新型三余度飞控计算机的余度架构方案,简要描述飞控计算机冗余设计方法,给出软硬件的总体框架设计,最后利用马尔可夫方法对该方案进行可靠性分析,通过观察故障覆盖率和失效率对飞控计算机整体可靠性的影响,验证了此余度架构方案的可行性。     

飞控双余度联合控制机制研究

飞控计算机冗余备份技术是提高飞行安全性和任务可靠性的有效途径。文章针对双通道飞行控制计算机进行了分析,给出了双余度飞控计算机的软硬件架构。     

多余度飞控计算机通道故障逻辑技术研究

在航空电子系统中,飞控计算机系统用于控制飞机的飞行功能,要求具有极高的可靠性,必须采用容错技术来满足要求。容错的重要方法是冗余。目前的飞控计算机系统,大多采用双余度、三余度及四余度的容错计算机。在余度计算机中,每一余度称为一个通道,每个通道均具有输出控制能力,因此余度计算机输出控制权的确定和交接就变得至关重要。介绍了道故障逻辑的功能需求和结构,重点研究了一种3×2余度飞控计算机系统通道故障逻辑的设计。     

更正

作者许静,夏珊刊登于《电子技术与软件工程》2020年1月上半月刊总第171期,P117-118页《飞行控制计算机的余度分析与设计》一文,原文摘要应更正为:“作为直升机的重要组成部分,飞行控制计算机在直升机的飞行任务中担任核心作用,直升机的性能及飞行安全受其可用性、可靠性及稳定性的影响。为了提高飞控计算机的可靠性指标,故在双余度飞行控制计算机的设计中引入余度管理策略,余度管理策略的关键是硬件冗余和软件管理,本文将简述双余度飞行控制计算机的硬件系统及软件管理策略。”     

无人机双余度MPC5554飞控计算机

为了提高无人机飞控计算机的可靠性,结合工程实践,设计了一种双余度飞行控制计算机系统。该系统在以MPC5554处理器为核心的飞控计算机基础上,加入一套硬件相同且功能相同的飞控计算机并添加少量硬件及软件模块,以较小成本大大提高飞控计算机的可靠性。该方法实施简单、成本低、易移植,较工程化,具有较好的通用性。     

三余度飞控计算机重构与恢复策略研究

针对三余度飞行控制计算机控制单元的重构与恢复策略进行研究。首先简要介绍了飞控计算机的余度架构;通过自检测与互检测相结合的方法,设计了控制单元的重构策略;通过合理地筛选恢复数据,制定恢复协议,设计了控制单元的恢复策略;最后搭建半物理仿真平台,验证了重构与恢复策略的有效性和正确性,提高了三余度飞行控制计算机的可靠性。     

基于VxWorks与RTW Embedded Coder的无人直升机机载飞控软件系统开发

开发高性能可靠的飞控软件是无人直升机控制系统研制的重要核心。结合控制律软件的设计,本文提出一种基于VxWorks嵌入式操作系统和RTW环境的飞控软件开发方案,构建了机载飞控软件总体架构。采用VxWorks多任务调度机制进行任务管理满足飞行控制的实时性要求,应用有限状态机实现无人直升机的行为控制,最后搭建了基于Simulink/RTW Embedded Coder开发测试平台框架并验证了该方案的有效性和可靠性。     

波音777电传飞控系统的容错设计浅析

电传飞控系统必须满足极其严苛的功能完整性和可用性要求,其核心在于相关硬件资源的容错设计。在波音777上,与飞行控制相关的硬件系统,如飞控计算机,ARINC629总线等,都具备三余度的余度结构。多余度系统的设计还需要包含部件隔离和功能隔离以解决共模故障的问题。     

基于桥联模型的高可靠计算机设计

机载计算机的任务可靠性对飞机飞行安全至关重要,而提高任务可靠性的一个有效途径就是进行余度设计。文章从研究两种常用的双余度容错模型出发,将桥联模型应用于机载计算机的双余度设计。通过对工作模型的故障容错机制的分析,证明该双余度设计可有效提高机载计算机的任务可靠性,具备一定的工程实用价值。     

一种双余度飞控计算机自动测试系统的软硬件设计

随着测试设备对性能要求的不断提高,PXI测试技术平台应运而生,并将其应用于机载计算机ATE设备软、硬系统结构设计,模拟、离散及数字通讯接口设计以及测试设备自身计量校准设计等,并为机载计算机设备及类似测试设备提供优良的系统设计方案,其采用模块化、标准化思想,通用性和推广性极强。介绍了双余度飞控计算机自动测试设备的设计,分别对自动测试设备的组成、技术指标以及软件和硬件设计进行介绍,对双余度飞控计算机模拟量、离散量、ARINC429、RS232等性能指标进行测试。该设备测试精度高,运行稳定可靠,具备设备自检能力,具有一定实用性和推广价值。     

机载机电管理计算机双余度设计

机载机电管理计算机的任务可靠性对飞机飞行安全至关重要,而提高任务可靠性的一个有效途径就是进行余度设计．本文从研究两种常用的双余度容错模型出发,将桥联模型应用于机电管理计算机的双余度设计．通过对工作模型的故障容错机制的分析,证明该双余度设计可有效提高机电管理计算机的任务可靠性,具备一定的工程实用价值．     

飞行控制计算机余度管理策略研究

为满足系统可靠性指标的要求,采用了余度技术,研制了双通道余度飞行控制计算机.在该研究对象的基础上,进行了一种硬件冗余和软件管理的余度管理策略的研究和设计,提出了多余度信号监控表决算法、基于CAN总线的故障检测机制和系统重构与恢复的方法.故障注入实验表明,样例余度飞行控制计算机在遇到故障时能够实时检测出故障,诊断故障类型,并对故障进行处理,完成系统重构,提高了飞行控制系统的任务可靠性,保证无人机的飞行安全.     

光传飞行控制交叉通道数据链路接口技术研究

交叉通道数据链路是实现三余度飞控计算机之间信息交换的枢纽,以往开发的三余度光传操纵系统大都采用了串口(RS232)协议来实现,其传输速率较低,达不到现代飞控计算机之间数据传输的高要求。为此,设计了一套以PCI总线控制器PLX9054和FPGA为核心的双向高速数据光纤传输接口卡,设计了该数据传输卡的基本结构和单元组成;详细阐述了PCI总线接口软硬件设计方法、时序及注意事项,并深入分析了FPGA的功能逻辑模块和光电转换模块的实现方案;最后开发了基于DriverStudio的设备驱动程序,并进行了系统测试。结果表明本接口卡可以满足飞控计算机之间余度数据交换的要求。     

无人机分布式飞行控制计算机故障诊断研究

以分布式飞行控制计算机为对象,设计相应的故障诊断方法。提出了一种硬件余度和模型解析余度相结合的方法,对计算机外部传感器、外部执行机构以及计算机内部功能模块进行故障诊断。通过设计诊断体系结构,能够有效进行外部传感器、外部执行机构和飞行控制计算机内部数字控制器的故障检测和隔离,解决了传统单一故障观测器无法诊断计算机内部故障的不足,提高了飞行控制系统的故障诊断覆盖率和可靠性。     

飞行控制计算机的余度分析与设计

本文从工程实际出发,简述了飞行控制计算机的双余度管理策略,设计方案结合了硬件余度和软件容错技术,在系统软件中应用了故障监控、余度管理和表决技术等,大大提高了飞行控制计算机的可靠性,保障直升机的飞行安全。     

三余度飞行控制计算机系统重构与恢复研究

针对提高分布式架构三余度飞行控制计算机的可靠性问题,进行了系统重构与恢复的研究。从飞行控制计算机、传感器、执行机构3个方面对三余度飞行控制计算机系统的余度资源配置进行了介绍;根据飞行控制计算机具有三余度控制单元的特点,重点研究了控制单元的重构策略,并简要讨论了传感器、气动舵面、接口单元和总线的重构策略;对控制单元的故障恢复进行了研究,设计了故障恢复的算法,选取了恢复所需的关键数据,制定了相应的恢复协议;在无人机仿真平台下进行了测试验证,结果表明该系统重构策略与故障恢复算法合理有效,能够有效地提高三余度飞行控制计算机的可靠性。     

基于TMSF240芯片的内部FLASH的一种自测试方法

飞控计算机作为飞行控制系统的核心控制处理单元,其可靠性要求是所有航空电子设备中最高的,用于飞控计算机的每一个元器件都必须经过严格的自测试.随着DSP越来越广泛应用于飞控系统,对于芯片内部FLASH的自测试却往往被忽视,这是飞控系统不能容忍的.针对此问题,文章介绍了一种基于TMSF240芯片的内部FLASH自测试方法.     

基于机载机电控制与管理计算机（USMC）容错技术的研究

机载机电系统是支持飞机正常、安全飞行工作所必需的,对飞机发动机和航空电子等设备的正常执行起着保障作用.为了提高机载机电系统的可靠性,机电系统采用了双余度结构,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.重点介绍了机载机电控制与管理计算机的容错体系结构的设计方案和工作原理,分析了系统的容错管理策略,研究了支持双余度计算机实现的故障检测及重构等关键技术.