一种飞行器电气控制容错系统及故障决策方法与流程

本发明涉及一种电气控制可靠性设计系统中的容错系统，适用于航空飞行器。

背景技术：

飞行器电气控制系统执行地面或机上综合信息处理系统的电气控制命令，实现机载设备的供电、转电、断电等功能并对供电情况进行监测，采集供电状态、供电电压等信息，并及时对异常状态进行处理和系统保护，是实现飞行器上各个设备安全可靠的电气控制的关键系统。

容错设计是一种近20年来快速发展起来的可靠性设计方法，是指当系统中的某一部分损坏时，通过故障检测、修复、重构等手段使系统能够继续正常运行。该技术应用于对可靠性、稳定性、安全性要求较高的系统，如原子能发电控制系统、航空航天控制系统等。因此将容错设计应用于飞行器电气控制系统对于提高其可靠性具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，采用一种新的容错系统，针对飞行器电气控制中的系统及单元供电控制提高其可靠性。

本发明的技术解决方案：一种飞行器电气控制容错系统，其特征在于：容错系统由地面/机上综合信息处理系统和飞行器电气控制装置组成；地面/机上综合信息处理系统与飞行器电气控制装置相连接，向其发送模拟量和数字量控制信号，并接收飞行器电气控制装置的数字量自检信号；飞行器电气控制装置与机载设备相连接，为其提供供电信号；地面/机上综合信息处理系统与机载设备相连接，接收其反馈的机载设备检测信号；

所述的飞行器电气控制容错系统中的地面/机上综合信息处理系统包含故障检测系统和故障决策系统；故障检测系统的输入端与机载设备反馈的状态信号相连接，故障检测系统的输出端与故障决策系统是输入端相连接，对检测的信号进行状态或阈值判断，对于开关信号判断其状态是否正常，对于值信号(如电压或电流信号)判断其值是否在正常阈值范围内；故障决策系统与飞行器电气控制装置内的数字信号处理器及通讯模块和模拟量控制信号驱动模块相连接，依据故障检测结果和数字量自检信号进行故障决策；

所述的飞行器电气控制容错系统中的飞行器电气控制装置包含模拟量控制信号驱动模块、数字量控制信号驱动模块、供电控制模块、信号检测模块、数字信号处理器及通讯模块；模拟量控制信号驱动模块与数字量控制信号驱动模块的输出端与供电控制模块的输入端相连，可单独或同时驱动供电控制模块；供电控制模块包含系统供电控制模块和单元供电控制模块，均分别采用并联冗余设计，供电控制模块输出系统供电状态检测信号、系统供电电压检测信号、单元供电状态检测信号、单元供电电压检测信号至信号检测模块，输出供电信号至各个机载设备；信号检测模块对被检测信号进行电气隔离、电平转换和a/d转换处理后发送至数字信号处理器及通讯模块；

一种飞行器电气控制容错系统的故障决策方法，其特征在于：地面/机上综合信息处理系统中的故障决策系统依据故障检测结果和数字量自检信号执行故障决策流程；故障决策流程首先判断设备供电电压是否正常，若正常则判断电气控制装置自检结果是否正常，若不正常则依次判断系统/单元供电状态检测结果和系统/单元供电电压检测结果，然后依据以上结果判断故障模式并采取相应的措施。

本发明的原理：采用可靠性设计中的容错设计方法，在飞行器电气控制系统中建立模拟量控制通道和数字量控制通道并行的电气控制方式，控制执行机构采用冗余设计，并在电气控制装置中构建数字量自检回路，与地面/机上综合信息处理系统共同构成故障检测及故障决策的大回路。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)数字量控制方式采用数字通讯方法，减少了系统间的信号线，传输信息更加丰富，还能采用软件方法提高信号传输的可靠性，但硬件电路需要的元器件种类较多，集成度较高；相比之下模拟量控制方式更加简洁和迅速，但由于信号线过多降低了系统的可靠性；因此将这两种方式并行使用可形成优势互补。

(2)在电气控制装置中构建自检回路设计，可对电气控制情况进行实时监测并及时采取补救措施。

(3)采用简洁、高效的故障决策方法对故障进行快速定位并及时采取措施。

附图说明

图1为本发明的原理框图，

图2为本发明的故障决策流程。

具体实施方式

图1给出了飞行器电气控制设备容错系统的原理框图，包括地面/机上综合信息处理系统和飞行器电气控制装置。其中，地面/机上综合信息处理系统包含故障检测系统和故障决策系统。飞行器电气控制装置包含数字信号处理器及通讯模块、模拟量控制信号驱动模块、供电控制模块和信号检测模块。

由数字信号处理器及通讯模块、数字量控制信号驱动模块、供电控制模块以及信号检测模块构成电气控制装置内的自检回路。数字信号处理器及通讯模块通过信号检测模块采集系统供电状态检测信号、系统供电电压检测信号、单元供电状态检测信号、单元供电电压检测信号，将检测结果以数量的形式发送给故障决策系统，当发现系统/单元供电电压异常时可及时断开供电并向上发送异常处理情况。

供电控制模块执行系统或单元的供电、转电、断电等电气控制命令，采用将两个具有相同功能的系统或单元供电控制模块并联的冗余结构，模拟量控制信号和数字量控制信号可同时通过相应的驱动模块作用于供电控制模块。

地面/机上综合信息处理系统、飞行器电气控制装置以及机载设备共同构成故障决策大回路。地面/机上综合信息处理系统中的故障决策系统依据机载设备反馈的供电电压和电气控制装置自检结果进行故障诊断并采取措施，故障决策流程如图2所示，并遵循表1所示的故障决策方法，其中机载设备供电电压检测、系统/单元供电状态检测、系统/单元供电电压检测与图1中的信号名称一致。

表1故障决策方法

注：“√”表示正常，“×”表示故障。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种飞行器电气控制容错系统及故障决策方法，本发明将地面控制系统或机上综合信息处理系统与电气控制装置中的自检回路相结合，共同构成故障检测及故障决策回路，并采用模拟量控制通道和数字量控制通道并行的电气控制方式，并提出了一种适用于该系统故障决策方法，提高飞行器电气控制系统的可靠性。

技术研发人员：刘芳;薛健
受保护的技术使用者：北京航天新风机械设备有限责任公司
技术研发日：2017.05.26
技术公布日：2017.08.11