[發明專利]一種可配置余度等級的控制律驗證平臺及方法

有效

• 申請號: 201611216973.4
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106773784B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 李育;安剛;李欣
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 11008 中國航空專利中心
• 代理人: 杜永保<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明屬于飛機控制系統領域，提出一種可配置余度等級的控制律驗證平臺及方法，驗證平臺包括：4余度實時仿真節點，軟件加載/系統測試計算機，以太網和反射內存網，其中，4余度實時仿真節點由4臺功能、性能、接口和組成完全相同的嵌入式計算機構成，運行VxWork實時操作系統；計算機之間通過CCDL進行數據交叉傳輸，CCDL還包括一路同步電纜，用于仿真節點間的時鐘同步管理；實時仿真節點運行飛控系統算法，并通過物理I/O接口輸入和輸出數據。

技術領域

本發明屬于飛機控制系統領域，適用于飛機飛控系統及其它高安全、高可靠領域的多余度控制系統的控制律算法驗證。

背景技術

控制律是實現控制系統控制功能的核心邏輯算法。飛控系統的可靠運行是飛行安全的保障，其微小故障都有可能引發飛機災難性的后果。為了提高飛控系統的可靠性，在元器件基本可靠性一定的前提下，其核心部件如傳感器、計算機、作動器等都采用了余度技術。當前，控制律設計階段的早期驗證工作都是通過全數字手段進行的算法仿真，驗證的目標僅僅局限在控制算法的正確性上，而對于多余度系統配置所帶來的余度管理、數據傳輸、同步、實時性、多控制通道協調等關鍵技術不能得到充分驗證。

發明內容

本發明的目的：提出一種可配置余度等級的控制律驗證平臺及方法，滿足在控制律設計階段進行控制律多余度實時系統相關驗證的需求。

本發明的技術方案：

一種可配置余度等級的控制律驗證平臺，包括：

4余度實時仿真節點，軟件加載/系統測試計算機，以太網和反射內存網，

其中，4余度實時仿真節點由4臺功能、性能、接口和組成完全相同的嵌入式計算機構成，運行VxWork實時操作系統；計算機之間通過CCDL進行數據交叉傳輸，CCDL還包括一路同步電纜，用于仿真節點間的時鐘同步管理；實時仿真節點運行飛控系統算法，并通過物理I/O接口輸入和輸出數據；

軟件加載和系統測試計算機，完成飛行控制算法的matlab/Simulink建模設計，并將算法模型自動轉化為C語言實時代碼；通過以太網與4余度實時仿真節點連接，將代碼同步下載到4余度實時仿真節點，完成嵌入式軟件裝載，并且監控實時仿真節點中軟件運行情況；軟件加載和系統測試計算機還通過反射內存網與4余度實時仿真節點連接，用于記錄和分析數據。

具體的，實時仿真節點包括：

實時仿真節點由操作系統完成硬件管理、健康檢測和任務管理；硬件管理功能完成處理器、存儲器、接口電路板的管理與檢測；在VxWorks操作系統環境下，飛控算法模型是作為實時任務由任務管理功能完成調度與運行，并且以多任務方式對接口、整體系統運行、硬件驅動、異常處理、任務間通信進行調度與管理；健康檢測功能提供處理器和存儲器的實時狀態監控，以及以太網和反射內存網的狀態監控；

通過matlab/Simulink與實時系統接口，將使用Matlab開發的飛控系統算法模型自動生成運行于VxWorks操作系統環境下的實時代碼并完成模型下載任務；

監控軟件接口，是監控軟件與實時仿真節點的軟件接口，具備多節點監控能力；監控軟件根據實時仿真節點的IP地址區分各個仿真節點；通過監控軟件在飛控系統算法建模過程中進行監控點設置，在對飛控系統進行故障仿真時通過監控軟件接口完成對控制信號的故障注入；完成模型運行控制、模型數據采集、監控、存儲、分析、實時系統運行監控；

飛控系統與外部系統接口，用于飛控系統與模擬器或其他外部仿真系統交聯；