四余度信号监控方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及电传飞行控制系统故障监控，尤其涉及一种四余度信号故障监控的三道门方法和装置。
【背景技术】
[0002]电传飞行控制系统的应用，给优化飞机性能，减轻驾驶员负担提供了契机，但也带来了一定风险。例如，电传飞行控制系统中飞行控制计算机或传感器的失效会使飞机立即处于不可控制状态。为了解决此问题，电传飞行控制系统设计中普遍采用多余度容错体系架构。即从飞控计算机、传感器到作动器的配置都存在余度。
[0003]余度管理技术是电传飞行控制系统设计的关键。其目的是提高电传飞行控制系统的安全性和可靠性，保证电传飞控系统在余度部件故障时能够实时检测出故障，诊断故障类型，随后对故障进行处理并完成系统重构。确保系统发生故障时，将系统的性能损失降低到最小，从而保证飞行安全。
[0004]在有人驾驶飞机电传飞行控制系统的设计中，基本上都采用了四余度的体系架构。对余度信号故障的监控主要通过余度信号间的差值是否超过门限值来确定。若门限值设置过高，易导致系统出现故障而不能检测到，从而在系统工作时引入错误信号；若门限值设置过低，易导致将正确信号错误判断为故障信号，故障降级快。
[0005]为了解决门限值选大及选小的矛盾问题，目前在电传飞行控制系统余度管理中采用了变门限的设计思路，即根据信号的大小将门限分段。如图1所示，在信号较小(小于II)时，采用下门限LI ;在信号较大(大于12)时，采用上门限L2;在信号处于LI和L2之间时，门限值随着信号值的增大而线性增大。
【发明内容】
[0006]然而，虽然余度信号间的误差会受信号大小因素影响，但受信号大小的影响较小，而是受环境因素影响较大。因此变门限的策略并不能解决监控门限选大、选小之间的矛盾，并且由于变门限使得监控门限范围较宽，使得它同时引入了大小门限共同的问题。
[0007]有鉴于此，本公开旨在提供一种四余度信号故障监控的三道门方法。
[0008]根据本公开的一方面，提供一种四余度信号监控方法。该方法包括:为四余度信号监控设置三道监控门限，即，具有最小门限值的回归门L1、具有中间门限值的封存门L2以及具有最大门限值的故障门L3 ;当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于故障门L3连续超过第一预定时间时，确定该信号永久故障，放弃使用；当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于封存门L2连续超过第二预定时间时，确定该信号异常，暂时放弃使用；以及当所确定的异常信号与最近有效表决值的差的绝对值回到回归门LI内连续超过第三预定时间时，重新确定该信号为正常。
[0009]根据一个实施例，该监控方法还可以包括:当该四余度信号出现一次故障后，将回归门LI的值设置为与封存门L2的值相同，表决监控算法不变。
[0010]根据另一个实施例，该监控方法还可以包括:当该四余度信号出现二次故障或二次异常后，取消回归门LI以及封存门L2。
[0011]根据本公开的另一个方面，提供一种四余度信号监控装置。该装置包括:输入单元，用于输入四余度信号；监控单元，用于使用三道监控门限监控四余度信号，三道监控门限为具有最小门限值的回归门L1、具有中间门限值的封存门L2以及具有最大门限值的故障门L3;以及输出单元，用于输出监控单元的监控结果，其中，当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于故障门L3连续超过第一预定时间时，监控单元确定信号永久故障，放弃使用；当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于封存门L2连续超过第二预定时间时，监控单元确定信号异常，暂时放弃使用；以及当所确定的异常信号与最近有效表决值的差的绝对值回到回归门LI内连续超过第三预定时间时，监控单元重新确定信号为正常。
[0012]根据本公开的四余度信号监控方法能够解决余度信号误用以及错误判故的问题，并减小余度信号偏移时对系统的影响，减缓余度信号降级。
【附图说明】
[0013]图1是示意性示出现有余度信号监控的变门限策略的原理的曲线图。
[0014]图2是示出根据本公开实施例的余度信号监控的三道门方法的示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合图2对本公开进行详细描述。图2是示出根据本公开实施例的余度信号监控的三道门方法的示意图。
[0016]如图2所示，为四余度信号监控设置三道监控门限。即，具有最小门限值的回归门L1、具有中间门限值的封存门L2以及具有最大门限值的故障门L3。
[0017]在使用这三道门对四余度信号的监控中，使用如下监控方法。
[0018]当四余度信号中的某个信号与表决值的差的绝对值大于故障门L3连续超过第一预定时间时，确定该信号永久故障，放弃使用该信号。第一预定时间例如但不限于12.5ms、20ms等。故障门L3的具体值可以根据系统要求确定。例如，可以根据经验值来确定故障门L3。该表决值是最近的有效表决值。
[0019]当四余度信号中的某个信号与表决值的差的绝对值大于封存门L2连续超过第二预定时间时，确定该信号异常，暂时放弃使用该信号。第二预定时间例如但不限于12.5ms、20ms等。第二预定时间可以与第一预定时间的设置相同也可以不同，依具体需要而定。封存门L2的具体值可以根据系统要求确定。例如，可以根据传感器之间的差值对系统的影响的可接受程度来确定封存门L2。
[0020]当所确定的异常信号与表决值的差的绝对值回到回归门LI内连续超过第三预定时间时，重新确定该信号为正常。第三预定时间例如但不限于12.5ms、20ms等。第三预定时间可以与第一、二预定时间的设置相同也可以不同，依具体需要而定。回归门LI的具体值可以根据系统要求确定。例如，可以通过统计传感器测量正常情况下的误差范围来确定门回归门LI。
[0021]根据以上方案，通过多门限的方法克服了余度管理中单一门限所表现的问题，提供了信号初步隔离后恢复使用的机制，提高了信号使用的可靠性，减缓了故障降级的速度。
[0022]进一步地，在一个实施例中，当四余度信号出现一次故障后，可以将回归门LI的值设置为与封存门L2的值相同。然后，继续使用上面描述的表决监控算法进行监控。这能够进一步减缓故障降级的速度。
[0023]进一步地，在一个实施例中，当四余度信号出现二次故障或二次异常后，可以取消回归门LI以及封存门L2，仅保留故障门L3。这能够进一步减缓故障降级的速度，不轻易放弃任何一个余度信号。
[0024]此外，本公开还可以提供一种四余度信号监控装置(图中未示出)。该装置可以包括:输入单元，用于输入四余度信号；监控单元，用于使用三道监控门限监控四余度信号，三道监控门限为具有最小门限值的回归门L1、具有中间门限值的封存门L2以及具有最大门限值的故障门L3 ;以及输出单元，用于输出监控单元的监控结果。当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于故障门L3连续超过第一预定时间时，监控单元可以确定信号永久故障，放弃使用；当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于封存门L2连续超过第二预定时间时，监控单元可以确定信号异常，暂时放弃使用；以及当所确定的异常信号与最近有效表决值的差的绝对值回到回归门LI内连续超过第三预定时间时，监控单元可以重新确定信号为正常。与上述方法相类似，这里不再进行详细描述。
[0025]综上所述，本公开基于矛盾分离的原理，将传统的单门限分解为三门限，实现了余度信号的分层监控。通过对余度异常信号的局部隔离，实现了余度信号使用的可靠性；同时又通过对异常信号的“复检”、“观察确认”的方法降低余度故障的虚警，减缓了余度信号的降级。通过高余度及余度降级后门限的变换保障了高余度信号采集的精度，同时减缓了余度信号的故障降级速度。
[0026]以上所述，仅为本公开的具体实施例，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种四余度信号监控方法，包括: 为四余度信号监控设置三道监控门限，即，具有最小门限值的回归门L1、具有中间门限值的封存门L2以及具有最大门限值的故障门L3 ; 当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于故障门L3连续超过第一预定时间时，确定所述信号永久故障，放弃使用； 当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于封存门L2连续超过第二预定时间时，确定所述信号异常，暂时放弃使用；以及 当所确定的异常信号与最近有效表决值的差的绝对值回到回归门LI内连续超过第三预定时间时，重新确定所述信号为正常。2.根据权利要求1所述的监控方法，还包括: 当所述四余度信号出现一次故障后，将回归门LI的值设置为与封存门L2的值相同，表决监控算法不变。3.根据权利要求1或2所述的监控方法，还包括: 当所述四余度信号出现二次故障或二次异常后，取消回归门LI以及封存门L2。4.一种四余度信号监控装置，包括: 输入单元，用于输入四余度信号； 监控单元，用于使用三道监控门限监控所述四余度信号，所述三道监控门限为具有最小门限值的回归门L1、具有中间门限值的封存门L2以及具有最大门限值的故障门L3 ;以及 输出单元，用于输出所述监控单元的监控结果，其中， 当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于故障门L3连续超过第一预定时间时，所述监控单元确定所述信号永久故障，放弃使用； 当四余度信号其中一信号与最近有效表决值的差的绝对值大于封存门L2连续超过第二预定时间时，所述监控单元确定所述信号异常，暂时放弃使用；以及 当所确定的异常信号与最近有效表决值的差的绝对值回到回归门LI内连续超过第三预定时间时，所述监控单元重新确定所述信号为正常。
【专利摘要】提供一种四余度信号监控方法和装置。该方法包括：为四余度信号监控设置三道监控门限，即，具有最小门限值的回归门L1、具有中间门限值的封存门L2以及具有最大门限值的故障门L3；当四余度信号其中一信号与表决值的差的绝对值大于故障门L3连续超过第一预定时间时，确定信号永久故障，放弃使用；当四余度信号其中一信号与表决值的差的绝对值大于封存门L2连续超过第二预定时间时，确定信号异常，暂时放弃使用；以及当所确定的异常信号与表决值的差的绝对值回到回归门L1内连续超过第三预定时间时，重新确定信号为正常。该监控方法实现了余度信号故障的初断、确认过程，降低了故障诊断的虚警与误警，保障了高余度信号采集的精度，同时减缓了余度信号的故障降级速度。
【IPC分类】G05B9/03
【公开号】CN105116717
【申请号】CN201510493188
【发明人】杜永良
【申请人】中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月11日