基于三余度的光传飞控系统的实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于三余度的光传飞控系统的实现方法，属于数字控制技术和飞行控制领域。本发明专利技术包括设置三级表决/监控模块，三级表决/监控模块包括监控器、表决器；传感器光信号转换为电信号进入计算机输入端的表决/监控模块，经过飞行控制律计算后，再经过计算机输出端的表决/监控模块，最后进入伺服器，电信号经过表决/监控模块时，监控器切除故障通道，表决器从剩余信号中选取输出。本发明专利技术的有益效果：方便的监测并定位故障、有效的屏蔽故障、减小输入信号的离散程度；方法灵活性强，所需支持硬件少，可以使计算机工作在同步状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于数字控制技术和飞行控制领域。
技术介绍
随着对飞机性能要求的提高，数字控制技术已经广泛应用于飞行控制系统。同时数字控制系统具有诸多优点，如体积小、重量轻、以较少的硬件提供较高的故障检测覆盖率、能消除容差积累、提供完善的信号选择和性能监控，且设计具有很强的灵活性、修改方便易行等。但是数字控制系统故障率较高，一般的单通道数字控制回路难以满足飞机可靠性的要求。为了实现飞机操纵系统的安全可靠性，除了设法降低元部件本身的故障率外，在现有条件下，一条重要的途径就是采用余度技术。余度技术，有时也称为容错技术，是一种具有自动屏蔽故障，切除故障的部件，甚 至具有故障恢复功能的技术，它允许系统出现一次或多次故障。余度技术一般可大致分为以下三类硬件余度、软件余度、时间余度。由此可见，余度技术主要就是利用多重硬件或软件来换取较高的可靠性和容错性能。余度系统以工作方式可分为并联、串联、备份(即一个系统参加工作，其它系统处于准备状态，以便发生故障时使用)等；以通道数目可分为二余度、三余度、四余度等，再加上各种不同的故障监控方案，因此组合起来类型很多，目前所采用的余度技术大体可分为三种，其故障适应水平和余度结构之间的关系是“单故障-安全”式一二余度系统；“单故障-工作”式一三余度系统和“双故障-工作”式一四余度系统。一般说来，余度系统具有以下特点(I)同样的余度数，采取不同的管理方式(这些管理方式主要由所能达到的技术条件所确定)，就可以得到不同的可靠性；(2)在相同的余度管理方式下，余度数越大，则系统的失效概率就越小，能达到的安全可靠性指标也就越多；(3)任务的可靠性主要由余度数决定，一般来说，如果不采取特殊措施，则余度数越多，任务的可靠性就越差。这是因为余度数越多，相应的部件数量也就越多，出现故障的概率也就越大。因此从某种意义上来说，余度管理也就是设法以系统部件的高故障率，来换取整个系统的高可靠性。基于对余度技术的基本原理的解释。设计人员的任务就是以最小的余度数来满足所需的可靠性和容错指标。在分布式三余度飞行控制系统中存在两种同步方式，一种称为时钟同步，亦称为小帧同步；另一种称为任务同步，亦称为大帧同步，大帧是一个大的任务周期，一般包括一个以上的小帧，每一小帧任务完成后都要进行时钟同步，时钟同步的目的是保证各个计算机在同一时间点上开始一小帧工作，但仅有时钟同步还不能保证每个计算机在同一时间内作相同的工作，因此设置大帧同步的目的就是要保证各个计算机在同一任务的两个时钟同步间隔内去完成相同的小帧工作，任务同步的具体算法是本通道将当前计算机所处的任务周期和小帧号通过交叉传输链路送到其它计算机，同时接收其它计算机传来的相同数据，然后对这些数据进行相互比较，从而判断各个计算机是否处于任务同步状态。飞机及其各功能系统都有两个重要的可靠性指标，即飞机安全可靠性和任务可靠性。飞行操纵系统通常用故障率作为飞行安全可靠性和任务可靠性的定量指标。余度方案的配置，主要是根据对系统安全可靠性和任务可靠性的要求，容错指标以及现有可能实现的技术手段来确定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供了一种。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案一种，包括如下步骤 步骤1，建立光传飞控系统三余度系统；步骤2，采用等待同步方法判断三台计算机同步状态；步骤3，采用计算机对传感器输出的电信号进行跨通道监控、信号表决，然后依照所述电信号进行飞行控制律计算，将计算后的电信号再次进行跨通道监控、信号表决；步骤4，计算机将经过步骤3处理过的电信号传输至伺服器进行伺服控制。进一步的，本专利技术的中，步骤I所述的建立光传飞控系统三余度系统包括通过光纤依次连接的传感器、计算机、伺服器，其中计算机的输入端和输出端分别设置两个表决/监控模块；其中传感器信号经电光转换后通过光纤送入计算机，经计算机进行数据处理后发送至伺服器；其中表决/监控模块包括监控器、表决器；所述监控器用于监控和切除电信号中的故障通道；所述表决器用于从监控器切除后的剩余电信号中选取输出至伺服器。进一步的，本专利技术的中，步骤2所述的同步等待算法具体为对每台计算机均设置同步标志，对其置位表示正处于同步状态，而复位则表示处于非同步状态；当某一台计算机进入同步时，首先将其同步标志置位，然后读取其它计算机的同步标志，若在允许的时间内检测到其它各机的同步标志已置位，则表示同步正常。进一步的，本专利技术的中，步骤3所述的跨通道监控方法具体为采用监控器把每个通道的输入与其余通道的输入进行比较，取其差值作为监控依据，当一通道与其余通道的差值均大于门限值，则认为此通道出现故障并切断故障通道。进一步的，本专利技术的中，步骤3所述的信号表决方法具体为米用表决器从未被切除的信号中选取输出信号，根据信号数目的不同形成各种不同的选取输出信号组合，信号表决采用选中值或者取平均值两种方法。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果采用三余度系统和简单的跨通道比较监控方法可以很方便的监测并定位故障；表决器采用的信号表决算法不仅能有效的屏蔽故障，而且还可以减小输入信号的离散程度；系统采用的等待同步算法灵活性强，所需支持硬件少，可以使计算机工作在同步状态。综合考虑任务可靠性，飞机的失效概率，系统的复杂程度，功率消耗，成本以及余度管理算法及软件的复杂程度，最后确定光传飞控系统三余度实现方法结构配置，能够满足安全可靠性和任务可靠性的要求。附图说明图I是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置方案图，图中符号说明 为表决/监控器。 图2是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置采用的表决/监控平面的设 置图，图中符号说明a计算机输入量的表决/监控面；b计算机输出数据的表决/监控面；c伺服器监控面。图3是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置采用的同步算法的流程图，图中符号说明4为两机间允许等待的最大时间；LA、LB、LC为三通道同步标志位；SFA、SFB、SFC为三通道故障计数器。图4是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置采用的等待同步算法典型同步与失步的示意图，图中符号说明1为两机间允许等待的最大时间；td为所有通道同步到同步标志复位的延迟时间；tK为再读状态所引起的延迟时间。图5是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置采用的跨通道比较监控算法的结构图，图中符号说明a、b、c为三个通道。图6是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置采用的排序跨通道比较监控算法的结构图，图中符号说明max、mid、min分别为排序后的三通道信号。图7是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置采用的跨通道比较监控算法的流程图，图中符号说明ER为故障门限值；MAX、MID、MIN为排序后的三通道信号，Fmax、Fmid> Fmin为三通道的故障计数器。图8是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置采用的信号表决算法的流程图，图中符号说明ER为故障门限值。图9是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置中表决器输入输出信号均值曲线。图10是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置中表决器输入输出信号方差曲线。图11是本专利技术光传飞控系统三余度实现方法结构配置在飞行控制系统应用于故障恢复方案的流程图。具体实施例方式下面结合附图对专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三余度的光传飞控系统的实现方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，建立光传飞控系统三余度系统；步骤2，采用等待同步方法判断三台计算机同步状态；步骤3，采用计算机对传感器输出的电信号进行跨通道监控、信号表决，然后依照所述电信号进行飞行控制律计算，将计算后的电信号再次进行跨通道监控、信号表决；步骤4，计算机将经过步骤3处理过的电信号传输至伺服器进行伺服控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，甄子洋，龚华军，江驹，杨一栋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：