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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。”     

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。     

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。     

基于PowerPC和X86的二余度非相似飞控计算机系统设计与实现

为了抑制共模故障和提高飞控计算机系统的可靠性,设计实现了一种二余度非相似的飞控计算机原型系统。首先,给出了该系统的硬件结构和原理,硬件结构包括基于PowerPC和X86处理器构成的主副通道、用于交叉通信的双口RAM、基于FPGA的仲裁模块等部分;其次,系统中的余度控制软件部分主要给出了任务同步和仲裁处理软件模块的软件实现流程图,这是非相似余度的关键问题;最后,在实现实物系统的基础上,开展了一系列的仿真实验,验证了该设计系统的可行性。     

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。     

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。     

主从式双余度飞控计算机容错策略研究

针对样例主从式双余度飞控计算机体系架构,提出一种容错管理策略,设计了系统故障检测与诊断、系统资源管理、故障恢复等算法。在无人机半物理仿真平台下进行了容错策略算法测试,结果表明,该容错策略正确,算法功能和性能满足工程应用需求。     

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。     

四余度容错管理算法的设计与实现

利用余度技术可以很好地提高控制系统的任务可靠性。余度设计的关键技术就是余度管理策略和方法,系统的容错能力主要是通过余度管理来实现的。文章详细描述了四余度容错计算机实现余度管理算法的设计思路。采用这样的设计使得系统结构紧凑,在保证实时性的同时提高了系统任务可靠性和安全性。     

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。     

双口RAM在无人机三余度飞控计算机数据交换中的应用

为满足无人机三余度飞控计算机高速数据交换的功能需求,本文设计了一种基于双口RAM的内存共享技术方案,实现飞控计算机多个内核之间的数据交叉传输。详细阐述了双口RAM IDT7006的性能和特点,对PC104总线与双口RAM的接口电路设计进行了重点讨论,并对接口控制芯片CPLD进行了仿真,得出的波形符合预期效果。双口RAM的应用,有效地解决了多机数据传输中的速度瓶颈问题。     

以可靠性为中心的引导计算机结构设计

引导计算机是引导系统的核心。为了提高引导系统的安全可靠性,采用非相似余度技术,从而避免共性故障带来的严重后果。从安全的实际需求出发,对引导计算机的体系结构进行研究,设计了一种基于非相似余度的引导计算机结构方案,并应用一种简化的可靠性结构模型对其进行可靠性分析,结果显示该结构能满足系统的安全可靠性指标。     

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．