三余度飞行控制计算机余度管理算法研究

为了提高飞行控制系统的稳定性和可靠性,针对工程的实际需求和三余度飞行控制计算机的架构和特点,设计一种同步算法和余度管理策略,提出一种基于三余度技术的系统设计方案。采用开机同步和周期同步相结合的同步算法使飞行控制系统实现三机同步,采用大数表决法和门限比较法相结合的表决算法对飞行控制系统输出的离散量和数字量进行监控和表决。为进一步增强系统的抗干扰能力,进行系统重构设计,保证飞控系统的稳定性和可靠性。最后通过仿真和模拟测试对所设计的余度管理策略进行验证,结果表明该策略合理可行,不仅可以较好地完成余度管理任务,而且具有一定的抗干扰能力,能够提高飞行控制系统的稳定性和可靠性。

基于Raft算法的飞行控制系统余度管理应用

飞机飞行控制系统的主要作用是保证飞机的稳定性和操纵性,提高飞机飞行性能和完成任务的能力,增强飞行的安全性和减轻驾驶员的工作负担,因此通常都会采用余度结构实现其容错能力。针对当前分布式余度结构具有复杂度和成本较高的故障检测和处理机制,使用Raft一致性算法实现飞控系统的容错。通过Raft算法在余度通道中达成一致,避免故障检测和处理机制带来的问题。除此之外,针对机载环境存在计算资源和通信资源有限的问题,采用门限签名技术降低Raft算法的计算开销和通信开销。通过实验测试验证算法能够有效应用到飞控系统中解决容错问题,并且门限签名方案可以降低Raft算法的计算开销和通信开销;而且模拟结果有效验证了Raft算法可以应用于飞控系统当中。

面向拜占庭弹性的余度管理方案

综合化航空电子系统是新一代飞机的一个重要特征,其可靠性和稳定性对整个飞机的飞行和安全起着决定性作用.针对航电系统应当具有高可靠性的特点,提出一种分布式集群余度架构,并设计相应的余度管理方法,以容忍航电系统故障后可能出现的拜占庭错误,有效提高容错计算机的可靠性和容错能力.采用门限签名和集群选主两种方案优化提出的余度管理方法,降低集群中余度计算机之间的通信开销,避免影响航电系统的实时性,提高余度管理效率.通过模拟实验进行测试,结果验证了分布式集群余度管理方法可以有效提升航电系统的可靠性,增强拜占庭弹性,实现在n余度的航电系统中只要拜占庭节点数小于n/3,系统仍然能够正确运行,并且优化方案具有更低的通信开销和计算开销.

基于SCADE的余度管理软件开发方法研究

为提高机载计算机的可靠性和容错能力,普遍采用余度技术。但目前余度管理软件开发过程中通常采用手写代码,容易引入错误,软件可靠性和开发效率较低,验证工作在软件开发的后期且工作量大,导致软件开发周期较长,成本高等一系列问题。对基于图形化编程工具SCADE的建模开发方法和自动代码生成技术进行研究,自动生成高可靠嵌入式实时代码,运用SCADE自身的Check、Simulation、Model Test Coverage功能,免去代码的低层测试单元,应用于某余度管理软件仿真平台的开发项目中,大大节约了成本,保证了余度管理软件的可靠性和容错能力。

飞控系统余度管理算法在VxWorks中的实现

利用余度技术可以大大提高飞行控制计算机系统的可靠性和容错能力,余度设计的关键技术就是余度管理策略和方法,系统的故障容错能力主要是通过系统的余度管理来实现的。在有效的余度管理算法研究的前提下,结合嵌入式实时操作系统VxWorks的特点,详细描述了二余度飞控计算机系统余度管理算法在VxWorks中的调度策略。给出了设计流程和操作过程。采用这样的设计使得系统结构紧凑,提高了系统的实时性和安全性要求。

四余度数字电传控制系统输入信息余度管理策略及其应用

电传控制系统使飞机的稳定性和机动性达到了理想融合。余度技术是提高电传控制系统安全性与任务可靠性的一种重要手段。系统输入信息的余度管理策略是余度设计的一个关键技术。结合某型四余度数字电传控制系统,详细描述了其输入信息余度管理策略与实现。工程实践表明,该策略可最大限度地提高系统的资源利用率,并对余度系统能进行准确的故障诊断、故障重构、故障隔离及故障申报。系统闭环故障仿真试验研究表明,系统二次故障具有无痕切换能力,验证了系统设计的合理性和高可靠性。

基于SCADE的机载余度管理软件开发

针对目前余度管理软件开发过程中普遍采用手工编码,可靠性和效率较低,验证工作量大,软件开发周期较长,成本高等问题,本文采用基于SCADE的图形化建模开发方法和自动代码生成技术生成高可靠嵌入式实时代码,免去代码的测试单元,缩短开发周期,安全性高,在工程应用中大大节省了开发成本,并很好的保证了余度管理系统的稳定性和安全性。

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。

双双余度飞控计算机余度管理算法设计与实现

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,其可靠性对飞机的飞行安全有着至关重要的影响。通常采用余度设计提升飞行控制系统的可靠性和容错能力,余度设计的关键技术就是余度管理策略和方法,系统的故障容错能力主要是通过余度管理功能来实现的。针对本文提出的双双余度飞控计算机架构,详细描述了其余度管理算法的设计流程,采用这样的设计模式使得系统软件架构清晰,结构明确,大大提高了飞控系统安全性和可靠性的要求。

飞机机电核心处理机余度管理技术研究

飞机机电核心处理机是整个机电系统的大脑,任务可靠性直接关系到飞机及机上人员安全。提高机电核心处理机任务可靠性和容错能力的关键在于余度管理。文章分析了飞机机电核心处理机余度管理需求,设计了一种余度管理方法。通过仿真实验,证明了该方法可有效提高机电核心处理机的任务可靠性,具备一定的工程实用价值。

双余度无刷直流电动机的余度管理

为满足某飞机电动舵机伺服驱动系统的需要,本文针对双余度无刷直流电动机进行了深入研究。对双余度无刷直流电动机伺服系统的故障类型及其特点进行分析,研究系统的几种主要故障表现形式及其对电机性能的影响,给出逆变器和位置传感器故障的检测方法。为提高系统可靠性,进行了余度设计,研究系统的余度管理问题。最后在样机上进行实验研究,包括机械特性、开环特性和闭环特性实验,实验结果验证了设计的正确性,满足电动舵机驱动系统的要求。

多余度计算机控制系统的余度管理

本文论述了一种不同于计数监控法的余度管理新算法,即排序跨道监控法,对四余度信号的2:2不确定故障采用标准变化量的排序监控算法,定点数运算在特定点的溢出保护,和故障监控的可变门限设计,且通过数学推导,得出“均衡监控等价于选取合适的门限直接对采样信号监控”的结论,为取消均衡提供了理论依据。采用此算法。比采用计数监控法的余度管理软件节省时间2,3736ms,能正确监控“常值”2:2和漂移2:2等类型的故障,而且由于是跨通道监控,使监控模块与表决模块没有联系,在软件设计中使其块间联系小,符合软件工程化要求。

波音777飞机高升力控制系统余度管理分析

飞行控制系统普遍采用余度技术来提高自身的任务可靠性。余度部件效能的发挥程度主要取决于余度管理策略和方法。根据波音777飞机高升力控制系统的基本构架,通过在线监控与信号表决相结合的方法对系统余度管理方法进行研究。在余度管理方法的设计过程中,充分考虑了布线技术、硬件设计技术及与软件相结合的方法,不但简化了襟缝翼控制器的硬件设计,同时也简化了控制器软件的设计难度,提高了系统可靠性,所用到的方法对同类系统设计有一定的参考价值。

机载大屏幕显示器的余度设计及余度管理

余度技术是系统或设备获得高可靠性的设计方法之一。为了显著提高系统的任务可靠性,当系统发生故障时,余度系统能够自动完成系统重构,继续正常工作,从而提高了飞机的任务可靠性和安全性。本文从余度设计的概念出发,通过对余度等级、结构、数目及层次等几个方面对余度设计进行分析,结合某大屏幕显示器余度设计,给出了余度设计的基本方法,提出了一种余度管理方案,该设计思想也可用于其它机载设备中。

新型操舵控制系统余度管理技术

为提高船舶操舵控制系统的可靠性,提出采用四通道余度管理技术,4套操舵控制箱互为备份,通过数据交叉链路和控制指令表决处理的冗余设计,当N(N≤3)套操舵控制箱发生故障下,保证系统还能正常运行并可靠工作。该技术在大型船舶自动操舵仪和无人船等领域具有良好的应用前景。

三余度飞控系统余度管理算法设计与研究

为了提高无人机飞行控制系统的可靠性,针对样例飞行控制计算机分布式架构的特点设计了余度管理策略;针对多CPU同步困难及同步后的积累性时漂误差问题,通过任务同步算法和简化版的TPSN同步算法相结合实现了各CPU之间的时间同步,有效地降低了时漂带来的影响,同步精度可达到0.1毫秒以内;采用基于"距离"的封装表决算法完成三余度决策输出功能,降低了开发的难度,减少了传统方式的代码冗余;采用系统重构策略对故障CPU进行管理,通过系统降级与故障恢复提高系统可靠度;最后对关键环节进行了功能测试,测试结果表明各环节可达到功能和指标要求,验证了所提出的余度管理策略的合理性和有效性。

ARINC659总线在飞控余度管理技术中的应用

由于ARINC659总线在通信传输中有着较高的可靠性,采用余度管理设计,在介绍ARINC659间通信原理的基础上,利用ARINC659作为余度管理软件中数据交叉传输的总线,以提高飞行控制计算机系统中的可靠性。在以实时嵌入式操作系统VxWorks为仿真平台的目标机上进行数据交叉增强传输并运行出仿真结果表明:关于交叉传输这一模块的设计是合理可行的,可有效地保证系统的可靠性与容错性能,缩短了软件研发周期。

无人机飞行控制计算机余度管理软件

针对样例余度配置的无人机飞行控制计算机体系结构,提出了一种输出信息余度管理方案。设计了数据交叉链路通讯、同步、输出信息表决、成员关系计算和系统重构等算法,采用多任务方案实现了相应的余度管理软件。最后,在样例三余度飞行控制计算机上进行了余度管理算法测试,结果表明所提出的方案正确,算法功能与性能满足工程应用要求。

无人机3×1架构余度管理软件设计与开发

为了提高飞行控制计算机系统的可靠性和容错能力,本设计采用了余度技术;余度管理软件是余度技术的核心,系统的可靠性和容错能力主要是通过余度管理软件实现的;深入研究了余度管理软件的算法,并且详细描述了余度管理软件的总体设计流程,给出了20ms任务、同步、信号的监控表决的详细软件设计流程图;通过构建闭环仿真实验平台来验证软件的可靠性,系统三余度工作正常,切掉一个通道后也能正常工作。仿真验证结果表明该软件的设计方案合理,可以有效地保证系统的可靠性和容错性能。

基于领域构件的余度管理软件平台研究与实现

采用基于面向特征领域分析方法对余度管理进行领域分析与建模的技术,构建了余度管理软件需求与设计构件库,并建立构件库管理分类检索机制,实现了一种余度管理软件共性构件快速配置和组装方法,搭建了具备跨平台验证和开发能力的层次化余度管理软件通用开发平台.实践证明,该软件开发平台可以有效提高余度管理软件的可靠性,并显著缩短软件开发周期.