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。     

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.     

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。     

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。     

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。”     

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。     

无人机分布式飞行控制计算机故障诊断分析

通过把分布式飞行控制计算机当做研究目标,可以有效的得出故障诊断方法,可以把硬件余度和相关的模型解析余度联系在一起,实现对无人机分布式飞行控制计算机故障的诊断。可以设计有效的诊断体系,提高进行故障诊断的效率以及速率,及时对故障进行有效处理,有效改善以往故障检测器存在的弊端,增强对于无人机分布式飞行控制计算机故障诊断的有效性。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种飞行控制计算机高精度A/D采集单元设计与研究

飞行控制计算机的关键数据就是模拟信号,因此对模拟信号的采集精度直接影响着无人机在整个飞行过程中的状态。针对于此专门设计出了一种可以抑制外界干扰的A/D转换单元,以此来满足飞行控制计算机对其需要数据的采集要求。文章则着重讲述了对飞行控制计算机高精度A/D采集单元的设计与研究。     

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。     

机载供电系统处理机余度管理技术研究

针对飞机供电系统越来越高的可靠性和灵活性要求,文章对供电系统处理机的余度管理技术进行了分析和研究,设计并实现了同步机制、交叉传输与比较监控、通道控制逻辑和余度处理策略等功能。该技术采用同构型的架构实现了双余度管理,在故障时可进行系统重构,成功实现了一次故障工作,二次故障安全,具有较高的任务可靠性和安全性。