CN112346331B - 一种三余度飞控计算机的通道选择方法 - Google Patents

一种三余度飞控计算机的通道选择方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112346331B
CN112346331B CN202011289841.0A CN202011289841A CN112346331B CN 112346331 B CN112346331 B CN 112346331B CN 202011289841 A CN202011289841 A CN 202011289841A CN 112346331 B CN112346331 B CN 112346331B
Authority
CN
China
Prior art keywords
channel
parameter
flight
level
safety
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011289841.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112346331A (zh
Inventor
潘计辉
李厚春
田心宇
田云鹏
王威
李青原
龚麟
荆家玮
武耀发
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Xian Aisheng Technology Group Co Ltd
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Xian Aisheng Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University, Xian Aisheng Technology Group Co Ltd filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202011289841.0A priority Critical patent/CN112346331B/zh
Publication of CN112346331A publication Critical patent/CN112346331A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112346331B publication Critical patent/CN112346331B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种三余度飞控计算机的通道选择方法，属于多余度计算机***设计技术领域。获取各个通道飞行参数，并进行综合得出通道的飞行参数安全等级；进一步结合通道内部参数综合出通道的安全等级，并通过通道间的数据传输获取飞控计算机其他通道的安全等级；对多余度计算机的多个通道安全等级进行比较，得出余度计算机的通道有效性；通过表决仲裁电路选择其中一台计算机作为控制计算机。本发明采用通道动态安全等级的方法，结合通道间比较技术，实现了最优安全通道的选取，多通道安全等级方法能够充分发挥***的错误容忍能力，提升飞行器的容错性能。

Description

一种三余度飞控计算机的通道选择方法
技术领域
本发明属于航空航天飞行控制技术领域，涉及多余度计算机***设计技术，具体涉及一种三余度飞控计算机的通道选择方法。
背景技术
航空机载计算机领域内，为提高***的可靠性及容错能力，飞行控制计算机多采用多余度技术。现有的余度管理方法多采用基于自检测模式，已公知的专利(专利号：CN110865908 A)运用表决技术提高故障检测率，缺乏对故障关键性分类，非关键故障会导致通道失效，致使三余度飞控计算机容错性降低。
发明内容
要解决的技术问题
为了解决三余度飞控计算机容错性低的问题，本发明提出一种三余度飞控计算机的通道选择方法。
技术方案
一种三余度飞控计算机的通道选择方法和通道的控制权仲裁方法，通道通过软件获取飞行参数，并进行综合得出通道的飞行参数安全等级；进一步结合通道内部参数综合出通道的安全等级，并通过通道间传输获取多余度计算机其他通道的安全等级；对多余度计算机的多个通道安全等级进行比较，比较得出多余度计算机的通道有效性；通过表决仲裁电路选择其中一台计算机作为控制计算机。其包括以下过程：
步骤一：参数获取阶段，实现通道的外部输入参数获取。将外部输入参数划分为三种参数集，分别为：飞行器安全执行任务的参数集、飞行器安全飞行与导引的参数集、飞行姿态稳定的参数集。
第一种为保障飞行器飞行姿态稳定的参数集，包含俯仰角、倾斜角、航向角、俯仰角速率、倾斜角速率、航向角速率、气压高度、指示空速、舵机通讯参数(舵机通讯状态正常)；
第二种参数集为保障飞行器安全飞行和导引的参数集，除包含第一种参数集外，还包含飞行器的位置参数。第二种参数集包含俯仰角、倾斜角、航向角、俯仰角速率、倾斜角速率、航向角速率、气压高度、指示空速、舵机通讯参数、位置参数；
第三种参数集为保障飞行器安全执行任务的参数集，除包含第二种参数集外，还包含飞行器的影响任务执行的参数。第三种参数集包含俯仰角、倾斜角、航向角、俯仰角速率、倾斜角速率、航向角速率、气压高度、指示空速、舵机通讯参数、位置参数、任务载荷参数。
步骤二：通道飞行参数安全等级综合阶段。按照参数的关键程度差异将外部输入参数归类为三种参数集。分别为：飞行姿态稳定的参数集、飞行器安全飞行与导引的参数集、飞行器安全执行任务的参数集。依据通道外部输入参数获取状态，综合出通道的飞行参数安全等级。通道飞行参数安全等级分为4个等级，0级：任务参数安全，1级：飞行参数安全，2级：飞行参数降级安全，3级：飞行参数不安全。
0级：任务参数安全，具备飞行器安全执行任务的参数集，包含能够安全执行任务的所有参数。
1级：飞行参数安全，具备飞行器安全飞行与导引的参数集，包含飞行器安全飞行与导引参数，但不具有完成任务载荷参数。
2级：飞行参数降级安全，具备飞行姿态稳定的参数集，具有降级后的安全飞行参数。
3级：飞行参数不安全，不具备飞行姿态稳定的参数集。
步骤三：通道内部参数有效性综合阶段。通道内部参数有效性依赖于：通道电源有效性、通道存储器有效性、通道电源有效性、通道看门狗有效性。所述通道安全等级综合方法，其特征在于：当通道的电源有效、通道存储器有效、通道电源有效、通道看门狗有效时，通道内部参数有效，否则通道内部参数无效。
步骤四：通道安全等级综合阶段。依据通道飞行参数安全等级，并结合通道的内部参数有效性，实现通道安全等级综合。
所述通道安全等级综合方法，通道安全等级分为4级：0级：通道任务安全，1级：通道飞行安全，2级：通道飞行降级安全，3级：通道飞行不安全。
所述通道安全等级综合方法，内部参数有效时，通道安全等级等于通道飞行参数安全等级；否则通道安全等级等于3级。
步骤五：通道有效性比较综合阶段。比较三通道之间的安全等级，分别综合获得三通道有效性。
所述通道有效性比较综合方法，输入为3个通道安全等级，输出为三通道有效性，若当前通道的安全等级数不大于其他两个通道，则该通道有效，否则该通道无效。
步骤六：通道控制权仲裁阶段。依据三个通道的优先级和通道的有效性表决出健康性最优的通道作为控制通道。
所述的三通道控制权仲裁电路，输入为3个通道有效性，输出为通道使能。若通道1有效，则通道1使能输出有效；若通道1失效且通道2有效，则通道2使能输出有效；若通道1失效、通道2失效且通道3有效，则通道3使能输出有效；若三通道均失效，则通道1使能输出有效。
有益效果
本发明提出的一种三余度飞控计算机的通道选择方法，通过划分出参数的集合，设计不同通道安全等级，结合动态安全等级自主选取安全等级最优的通道实现***控制。采用通道动态安全等级的方法，结合通道间比较技术，实现了最优安全通道的选取，通过区分故障等级，充分发挥***的错误容忍能力，提升飞行器的容错性能。其电路简单、可靠性强，具有较高的实用价值。
附图说明
图1通道余度管理方法工作流程示意图；
图2为本发明三余度飞控计算机故障综合与控制权仲裁原理图；
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
参照图1，一种三余度飞控计算机的通道选择方法工作流程示意图。通道通过软件获取飞行参数，并进行综合得出通道的飞行参数安全等级；进一步结合通道内部参数综合出通道的安全等级，并通过通道间传输获取多余度计算机其他通道的安全等级；对多余度计算机的多个通道安全等级进行比较，比较得出多余度计算机的通道有效性；通过表决仲裁电路选择其中一台计算机作为控制计算机。
参照图2，三余度飞控计算机的通道选择方法故障综合与控制权仲裁原理图。
三余度飞控计算机的通道选择方法，包括以下步骤：步骤一：参数获取阶段，实现通道的外部输入参数获取。将外部输入参数归类为影响飞机飞行安全的飞行关键参数、影响飞行任务执行的非关键参数。
步骤二：通道飞行参数安全等级综合阶段。依据通道外部输入参数获取状态，综合出通道的飞行参数安全等级。通道飞行参数安全等级分为4个等级：
0级：任务参数安全，具备安全飞行参数，并且具备完成任务的参数。
1级：飞行参数安全，安全完整的飞行参数，但不具备完成任务的参数。
2级：飞行参数降级安全，具备降级后的安全飞行参数。
3级：飞行参数不安全，不具备安全飞行参数。
通道飞行参数安全等级External_Pa_Level为以上4个种值之一，External_Pa_Level由bit1、bit0，2位的构成。00表示0级，01表示1级，10表示2级，11表示3级。
通道内部参数有效性依赖于：通道电源有效性、通道存储器有效性、通道电源有效性、通道看门狗有效性。当Cpu_V为电源有效性、Ram_V为存储器有效性、Power_V为电源有效性、Wacthdog_V为看门狗有效性同时有效时，通道内部参数Inside_Pa_V有效，否则Inside_Pa_V无效(信号低电平有效，高电平无效)。采用4或门实现通道内部参数的综合。
通道安全等级Chx_Pa_Level综合阶段。依据通道飞行参数安全等级External_Pa_Level，并结合通道的内部参数有效性Inside_Pa_V，实现通道安全等级综合。内部参数Inside_Pa_V有效时，通道安全等级Chx_Pa_Level等于通道飞行参数安全等级；否则通道安全等级等于4级。将Inside_Pa_V分别与External_Pa_Level的bit1、bit0，进行或操作，综合出通道安全等级Chx_Pa_Level，Chx_Pa_Level由2位的构成。00表示0级，01表示1级，10表示2级，11表示3级。
步骤五：通道有效性比较综合阶段。比较三通道之间的安全等级Chx_Pa_Level，分别综合获得三通道有效性Chx_V。
所述通道有效性比较综合方法，其特征在于：输入为3个通道安全等级Chx_Pa_Level，输出为三通道有效性Chx_V，若当前通道的安全等级数不大于其他两个通道，则该通道有效，否则该通道无效(Chx_V信号高电平有效，低电平无效)。
步骤六：通道控制权仲裁阶段。依据三个通道的优先级和通道的有效性表决出健康性最优的通道作为控制通道。
所述的三通道控制权仲裁电路，其特征在于：输入为3个通道有效性Chx_V，输出为通道使能Chx_En(Chx_En信号高电平有效，低电平无效)。
所述健康性最优的通道作为控制方法，其特征在于：若通道1有效，则通道1使能输出有效；若通道1失效且通道2有效，则通道2使能输出有效；若通道1失效、通道2失效且通道3有效，则通道3使能输出有效；若三通道均失效，则通道1使能输出有效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种三余度飞控计算机的通道选择方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：参数获取阶段，实现通道的外部输入参数获取；将外部输入参数划分为三种参数集，分别为：飞行姿态稳定的参数集、飞行器安全飞行与导引的参数集、飞行器安全执行任务的参数集；
第一种为保障飞行器飞行姿态稳定的参数集，包含俯仰角、倾斜角、航向角、俯仰角速率、倾斜角速率、航向角速率、气压高度、指示空速、舵机通讯参数；
第二种参数集为保障飞行器安全飞行和导引的参数集，除包含第一种参数集外，还包含飞行器的位置参数；第二种参数集包含俯仰角、倾斜角、航向角、俯仰角速率、倾斜角速率、航向角速率、气压高度、指示空速、舵机通讯参数、位置参数；
第三种参数集为保障飞行器安全执行任务的参数集，除包含第二种参数集外，还包含飞行器的影响任务执行的参数；第三种参数集包含俯仰角、倾斜角、航向角、俯仰角速率、倾斜角速率、航向角速率、气压高度、指示空速、舵机通讯参数、位置参数、任务载荷参数；
步骤2：通道飞行参数安全等级综合阶段，依据通道外部输入参数获取状态，综合出通道的飞行参数安全等级，所述的通道飞行参数安全等级分为4个等级，0级：任务参数安全，1级：飞行参数安全，2级：飞行参数降级安全，3级：飞行参数不安全；
0级：任务参数安全，具备飞行器安全执行任务的参数集，包含能够安全执行任务的所有参数；
1级：飞行参数安全，具备飞行器安全飞行与导引的参数集，包含飞行器安全飞行与导引参数，但不具有完成任务载荷参数；
2级：飞行参数降级安全，具备飞行姿态稳定的参数集，具有降级后的安全飞行参数；
3级：飞行参数不安全，不具备飞行姿态稳定的参数集；
步骤3：通道内部参数有效性综合阶段，通道内部参数有效性依赖于：通道电源有效性、通道存储器有效性、通道电源有效性、通道看门狗有效性；当通道的电源有效、通道存储器有效、通道电源有效、通道看门狗有效时，通道内部参数有效，否则通道内部参数无效；
步骤4：通道安全等级综合阶段，依据通道飞行参数安全等级，并结合通道的内部参数有效性，实现通道安全等级综合；
通道安全等级分为4级：0级：通道任务安全，1级：通道飞行安全，2级：通道飞行降级安全，3级：通道飞行不安全；
所述通道安全等级综合方法，内部参数有效时，通道安全等级等于通道飞行参数安全等级；否则通道安全等级等于3级；
步骤5：通道有效性比较综合阶段，比较三通道之间的安全等级，分别综合获得三通道有效性；
输入为3个通道安全等级，输出为三通道有效性，若当前通道的安全等级数不大于其他两个通道，则该通道有效，否则该通道无效；
步骤6：通道控制权仲裁阶段，依据三个通道的优先级和通道的有效性表决出健康性最优的通道作为控制通道；
输入为3个通道有效性，输出为通道使能；若通道1有效，则通道1使能输出有效；若通道1失效且通道2有效，则通道2使能输出有效；若通道1失效、通道2失效且通道3有效，则通道3使能输出有效；若三通道均失效，则通道1使能输出无效。
CN202011289841.0A 2020-11-18 2020-11-18 一种三余度飞控计算机的通道选择方法 Active CN112346331B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011289841.0A CN112346331B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种三余度飞控计算机的通道选择方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011289841.0A CN112346331B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种三余度飞控计算机的通道选择方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112346331A CN112346331A (zh) 2021-02-09
CN112346331B true CN112346331B (zh) 2022-11-18

Family

ID=74364056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011289841.0A Active CN112346331B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种三余度飞控计算机的通道选择方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112346331B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609329A (zh) * 2008-06-19 2009-12-23 北京航空航天大学 一种基于单通道双处理器结构的高性能三余度舵机
CN103150931A (zh) * 2011-12-06 2013-06-12 空中客车营运有限公司 用于需要保证导航和引导性能的空中操作的自动监测方法
CN103544092A (zh) * 2013-11-05 2014-01-29 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种基于arinc653标准机载电子设备健康监控体系
CN107005446A (zh) * 2014-09-05 2017-08-01 赛峰电子与防务公司 具有冗余ccdl的双通道架构
CN108415238A (zh) * 2018-02-02 2018-08-17 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种电配平开关监控方法
CN110488630A (zh) * 2019-07-15 2019-11-22 中国人民解放军第五七二一工厂 一种控制增稳飞控计算机测试***及测试方法
CN111367706A (zh) * 2020-03-31 2020-07-03 西安联飞智能装备研究院有限责任公司 一种多余度计算机的通道控制权切换方法及装置
CN111443593A (zh) * 2020-04-08 2020-07-24 中国人民解放军国防科技大学 一种网络化多余度的飞行器控制***

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111522354B (zh) * 2019-02-01 2024-02-20 中强光电股份有限公司 无人飞行载具及其失效安全方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609329A (zh) * 2008-06-19 2009-12-23 北京航空航天大学 一种基于单通道双处理器结构的高性能三余度舵机
CN103150931A (zh) * 2011-12-06 2013-06-12 空中客车营运有限公司 用于需要保证导航和引导性能的空中操作的自动监测方法
CN103544092A (zh) * 2013-11-05 2014-01-29 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种基于arinc653标准机载电子设备健康监控体系
CN107005446A (zh) * 2014-09-05 2017-08-01 赛峰电子与防务公司 具有冗余ccdl的双通道架构
CN108415238A (zh) * 2018-02-02 2018-08-17 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种电配平开关监控方法
CN110488630A (zh) * 2019-07-15 2019-11-22 中国人民解放军第五七二一工厂 一种控制增稳飞控计算机测试***及测试方法
CN111367706A (zh) * 2020-03-31 2020-07-03 西安联飞智能装备研究院有限责任公司 一种多余度计算机的通道控制权切换方法及装置
CN111443593A (zh) * 2020-04-08 2020-07-24 中国人民解放军国防科技大学 一种网络化多余度的飞行器控制***

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
飞行控制***故障诊断与重构技术研究;潘计辉 等;《计算机测量与控制》;20151231;第23卷(第4期);全文 *
高空长航时无人机飞控机容错技术研究;潘计辉 等;《西北工业大学学报》;20180831;第36卷(第4期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112346331A (zh) 2021-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5550736A (en) Fail-operational fault tolerant flight critical computer architecture and monitoring method
EP0186965B1 (en) Digital fail operational automatic flight control system utilising redundant dissimilar data processing
Jiang Fault-tolerant control systems-an introductory overview
EP3709181A2 (en) Fly-by-wire systems and related operating methods
US7421320B2 (en) Methods and apparatus for implementing mid-value selection functions for dual dissimlar processing modules
EP0263055A2 (en) Autoequalization in redundant channels
US3476922A (en) Failure monitor for redundant channel systems
CN101995821A (zh) 一种智能分步容错控制方法
CN112346331B (zh) 一种三余度飞控计算机的通道选择方法
CN113778115A (zh) 多旋翼无人机的控制方法、装置、介质、设备及无人机
Johnson et al. Fault tolerant computer system for the A129 helicopter
CN110263371B (zh) 基于aadl的ima动态重构过程配置路径生成方法
CN109976359B (zh) 一种多余度船舶艏向控制方法及控制***
CN110347033A (zh) 一种基于改进历史信息的三冗余动力定位***表决算法
Zhou et al. Fault diagnosis and reconfigurable control for flight control systems with actuator failures
Jiang et al. Adaptive reconfiguration scheme for flight control systems
CN112162509B (zh) 一种基于fpga+cpu架构的主动控制旋翼实时控制***
CN112241352A (zh) 一种网格化容错计算机平台的监控***
US9378102B1 (en) Safety hardware and/or software fault tolerance using redundant channels
CN113312094A (zh) 一种多核处理器应用***及提高其可靠性的方法
CN107038281B (zh) 一种基于特征配置的***层综合模型安全验证方法
Gray et al. A performance model for a distributed flight control system subject to random upsets
Ermakov et al. Aspects of designing a fail-safe flight and navigation system for unmanned aerial vehicles
Pan et al. FlexRay based treble-redundancy UAV flight control computer system
Xue et al. The distributed dissimilar redundancy architecture of fly-by-wire flight control system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant