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。     

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。     

分布式飞行控制计算机余度管理与总线协议设计

采用一种分布式余度结构以提高无人机飞行控制计算机的可靠性,针对其中数据流量最大的串行通信接口单元,提出了一种可有效判断故障类型并进行故障处理的余度管理方案,设计了相应的余度管理算法。同时,对计算机内部的各单元,从时间调度、余度管理和数据交错周期传输3方面设计了FlexRay总线的通信协议。通过对FlexRay通信测试和单元余度管理测试,结果验证了所设计的余度管理方法和总线协议的正确性和实用性。     

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.     

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。     

基于在线模型的飞控系统传感器的故障诊断

传感器是测量无人机姿态信息的核心,传感器为无人机的飞行提供安全、可靠、全面的数据信息。飞机的安全很大程度上取决于传感器是否故障。故障诊断技术的研究,有利于提高飞行器的运行安全可靠性。首先,对无人机机载传感器的工作原理进行分析,在此基础上建立无人机执行机构的解析模型。以模型为依据,对无人机的传感器进行特性仿真。其次,利用了一种基于残差的阈值-改进SPRT联合诊断算法,从残差中提取故障特征,对传感器的工作状态做出检测和判断。最后,建立了传感器故障常见的数学模型,亦对传感器故障特性进行仿真验证。结果表明,这种方案能有效提高传感器故障的诊断精度,故障诊断算法有效。     

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。     

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．     

无人机飞行控制系统故障诊断专家系统设计

根据无人机飞控系统的特点及其智能故障诊断的需求,采用专家系统技术设计无人机飞行控制系统的故障诊断.该文在阐述无人机敞障诊断专家系统背景的基础上,构建了无人机飞控系统故障诊断专家系统的总体结构;详细论述了教障诊断知识库的建立和推理机的设计;并结合相关型号工程给出了具体的示例.经实际论证,本系统可正确对飞控系统故障进行全面...     

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。”     

飞行控制计算机1553B通信单元软件设计

研究了样例无人机飞行控制计算机1553B总线单元,完成了详细的硬件电路设计。接口单元采用Vitrex-4系列FPGA为处理器,接收外部1553B传感器数据,通过数据预处理后将数据转换为FlexRay数据格式,发送给飞行控制计算机的CPU单元,实现外部1553B设备与飞行仿真计算机的实时通信。实验测试验证了设计的正确性,可为新型分布式无人机飞行控制计算机提供1553B通信接口。     

无人机飞行控制软件负荷均衡策略设计

针对无人机飞行控制软件功能复杂、实时性要求高等特点,以基于CAN总线的分布式架构的飞行控制计算机为平台,利用软件总线设计了飞行控制软件的静态和动态负荷均衡策略,并对解算节点之间功能模块的迁移方法进行了设计,解决了分布式架构的飞行控制系统中由于节点负载不均衡导致系统运行效率下降和资源浪费的问题,保证了整个系统的持续高效运行。最后进行了实验验证,测试结果表明,两种负荷均衡算法均能准确地进行功能模块调度,具有良好的实时性,提高了分布式架构无人机飞行控制系统的可靠性和安全性。     

导航与制导

0119280基于小波变换的余度敏感器结构故障诊断方法[刊]/匡启和//南京航空航天大学学报.—2001,33(4).—329～333(E)对于导航系统中余度敏感器结构的故障诊断,本文讨论了基于小波变换的直接比较测量值的诊断方法。根据小波变换的时频特性和信号边沿检测的原理,采用小波 db5对敏感器的输出信号直接进行六层分解,并在相应分解层上进行重构,根据重构的信号对余度敏感器结构进行故障检测、定位和隔离。仿真结果表明,这种方法不仅可以检测出故障、故障的类型和     

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。     

基于反步自适应技术的四旋翼无人机执行器故障问题研究

四旋翼无人机是一个具有多变量、强耦合、强非线性特性的欠驱动非稳定被控对象,快速准确地进行故障诊断对实现无人机安全飞行具有重要意义。基于Newton-Euler运动定理建立四旋翼无人机动力学方程,针对四旋翼无人机执行器故障基于反步法、Lyapunov理论结合自适应技术推导出自适应律,反解出滚转角、俯仰角的期望值,从而进行在线故障估计,取代用于故障重构的观测器,较好地实现执行器容错控制。通过仿真实验验证了本文所提的反步自适应容错控制方法的有效性。     

双—双余度飞控计算机架构及其可靠性分析

飞控计算机是自动飞行控制系统数据处理、控制和综合的核心,其可靠性直接影响着飞机的飞行安全,余度架构设计是解决飞控计算机高可靠性问题的有效途径。针对自动飞行控制系统的可靠性要求,文章提出一种新型双-双余度飞控计算机的架构方案,概括描述了其体系结构设计和工作原理,并利用马尔可夫模型进行了可靠性分析。数据结果表明,双—双余度飞控计算机架构满足容错要求,提高了自动飞行控制系统的可靠性,可作为设计高可靠性长航时飞控计算机的参考方案。     

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。     

传感器故障诊断与分布式MPC容错控制

本文研究了针对传感器故障的诊断与分布式预测控制(ModelPredictiveControl,MPC)容错控制方案。首先,利用分布式卡尔曼滤波对系统状态进行估计,构建故障诊断残差,在残差发生器中引入残差信号,生成故障信号,对传感器故障进行诊断。然后,利用MPC在线求解控制器的特点,设计容错控制器。最后,针对分布式框架下的容错控制问题,开展数值仿真分析,表明该方案能够在保持所需控制性能的同时,降低传感器故障的影响。     

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。