一种分布式飞控系统的飞行控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种分布式飞控系统的飞行控制方法和装置，飞控系统包括：四余度飞机管理计算机、驾驶员接口单元和远程控制终端，全权限电传飞行控制软件，控制增稳系统软件，驾驶员接口单元软件，伺服控制软件；由VMC控制的全权限电传飞控功能，由VMC和PIU协同工作的电传飞控系统，由PIU控制的应急备份控制系统，由VMC与机械传动装置功能参与的控制增稳系统，由VMC、PIU与机械传统装置协同工作的控制增稳系统，由PIU和机械传统装置共同工作的应急备份增稳系统，由纯机械和钢索操纵的机械备份模式。能够在分布式飞控系统的基础上实现各个节点功能的动态重构，采用了分布式冗余设计，增强了飞控系统的安全性。强了飞控系统的安全性。强了飞控系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式飞控系统的飞行控制方法和装置


[0001]本专利技术属于飞行控制系统领域，具体涉及一种分布式飞控系统的飞行控制方法和装置。

技术介绍

[0002]飞行控制系统属于安全关键的机载系统，其功能不仅影响飞机的飞行品质，也严重影响飞机的安全性。
[0003]在现有的飞行控制系统架构中，一般存在集中式处理和分布式处理两种模式。集中式处理一般由659总线负责信号的采集，由主飞控计算机完成余度管理、控制律计算等功能，并将控制指令发送至远程控制终端完成舵面位置的操纵。由于在集中式处理模式下，飞控计算机完成了信号的采集、指令计算以及控制指令的输出工作，因此具有架构简单，计算效率高等特点，但是集中式飞控系统的安全性主要依赖于主飞控计算机的安全性，如果飞控计算机出现故障或者降级，整个系统的安全性也会随之下降。
[0004]分布式飞控系统是一种新的架构模式，目前在课题中已经取得了广泛的应用。分布式飞控系统一般采用1394总线将飞控网络中的各个节点相连，各节点之间可以相互通信，其中飞机管理计算机(VMC)节点用于管理整个飞控网络，其它节点负责相关功能的数据采集和计算工作。相比于集中式处理，分布式系统的各模块都采用了冗余式的设计，结构更为复杂，任何一个节点的功能都可由其它节点分摊完成，因此，相比于集中式飞控系统，分布式飞控系统的安全性更高，即使飞机管理计算机节点失效也不会造成整个飞控系统的瘫痪。
[0005]但是，受限于处理器的计算能力，现有的分布式系统却存在各节点软件功能单一、重构能力弱等缺点。例如，在目前的分布式飞控架构下，四台飞机管理计算机上往往均部署同一套应用软件程序，一旦出现软件故障，容易引发共模问题，造成系统失效，影响飞行安全。其次，在现有的指令选择逻辑中，VMC在飞控系统中仍占据最高权限的主导地位，即使VMC已经降级成单余度，远程控制终端(ART)的输入信号仍旧以VMC的指令为主，而忽略其它节点的输出指令(例如驾驶员接口单元PIU)。由于没有其它通道进行比较监控，因此由VMC所计算出的控制指令存在一定程度的安全隐患。
[0006]综上所述，尽管分布式飞控系统相比于集中式飞控系统在安全性上有所提升，但是由于其部分功能分配不合理，因此，仍然具有一定的改进空间。

技术实现思路

[0007]本专利技术提出了一种分布式飞控系统的飞行控制方法和装置，以缓解现有分布式飞控系统存在节点功能单一、抗风险能力弱等问题。
[0008]本专利技术一方面提出了一种分布式飞控系统的飞行控制方法，所述分布式飞控系统包括：四余度的远程控制终端、飞机管理计算机VMC和驾驶员接口单元PIU；所述方法包括：
[0009]步骤1：在飞控系统的每个任务周期内，判断四余度的远程控制终端的有效状态；
若全有效，则进入步骤2；若部分失效，则进入步骤3；
[0010]步骤2：若四余度的飞机管理计算机部分失效，且驾驶员接口单元的有效数大于飞机管理计算机的有效数，则根据驾驶员接口单元的有效数和飞机管理计算机的有效数，确定VMC加权系数和PIU加权系数；根据VMC加权系数和PIU加权系数，以及来自VMC完成全权限控制律解算得到的指令和来自PIU完成全权限控制律解算得到的指令，生成飞行控制指令；
[0011]步骤3：若四余度的飞机管理计算机部分失效，根据驾驶员接口单元的有效数和飞机管理计算机的有效数，确定VMC加权系数和PIU加权系数；根据VMC加权系数和PIU加权系数，以及来自VMC完成控制增稳控制律解算得到的指令和来自PIU完成控制增稳控制律解算得到的指令，生成计算机控制指令；根据远程控制终端的有效数，确定计算机加权系数和机械装置加权系数；根据计算机加权系数和机械装置加权系数，计算机控制指令和机械控制指令，生成飞行控制指令。
[0012]可选的，据驾驶员接口单元的有效数和飞机管理计算机的有效数，确定VMC加权系数和PIU加权系数，包括：
[0013]若(PIU有效数
–
VMC有效数)＝1，VMC加权系数为第一数值，PIU加权系数为第二数值，第一数值大于第二数值，且第一数值和第二数值的加和为1；
[0014]若(PIU有效数
–
VMC有效数)＝2，VMC加权系数为0.5，PIU加权系数为0.5；
[0015]若(PIU有效数
–
VMC有效数)＝3，VMC加权系数为第三数值，PIU加权系数为第四数值，第三数值小于第四数值，且第三数值和第四数值的加和为1。
[0016]可选的，步骤2中的飞行控制指令＝VMC计算的舵面位置指令*VMC加权系数+PIU计算的舵面位置指令*PIU加权系数。
[0017]可选的，根据远程控制终端的有效数，确定计算机加权系数和机械装置加权系数，包括：
[0018]当远程控制终端的有效数＝3，计算机加权系数为第五数值，机械装置加权系数为第六数值；第五数值大于第六数值，且第五数值和第六数值的加和为1；
[0019]当远程控制终端的有效数＝2，计算机加权系数为50％，机械装置加权系数为50％；
[0020]当远程控制终端的有效数＝1，计算机加权系数为第七数值，机械装置加权系数为第八数值，第八数值大于第七数值，且第八数值和第七数值的加和为1。
[0021]可选的，步骤3中的飞行控制指令＝计算机控制指令*计算机加权系数+机械控制指令*机械装置加权系数。
[0022]可选的，若四余度的远程控制终端的有效状态为全失效，所述方法还包括：
[0023]确定飞控系统处于机械备份状态；
[0024]当飞控系统处于机械备份状态时，飞行控制指令由钢索、张力调节器生成。
[0025]可选的，若四余度的远程控制终端的有效状态不为全失效，但四余度的飞机管理计算机全失效，所述方法还包括：
[0026]若四余度的驾驶员接口单元全失效，则确定飞控系统处于机械备份状态；否则，根据来自PIU完成应急备份控制律解算得到的指令，生成计算机控制指令。
[0027]本专利技术另一方面还提供一种分布式飞控系统的飞行控制装置，所述分布式飞控系统包括：四余度的远程控制终端、飞机管理计算机VMC和驾驶员接口单元PIU；所述装置包
括：
[0028]有效判断模块，用于在飞控系统的每个任务周期内，判断四余度的远程控制终端的有效状态；
[0029]第一指令生成模块，用于在四余度的远程控制终端的有效状态为全有效时，若四余度的飞机管理计算机部分失效，且驾驶员接口单元的有效数大于飞机管理计算机的有效数，则根据驾驶员接口单元的有效数和飞机管理计算机的有效数，确定VMC加权系数和PIU加权系数；根据VMC加权系数和PIU加权系数，以及来自VMC完成全权限控制律解算得到的指令和来自PIU完成全权限控制律解算得到的指令，生成飞行控制指令；
[0030]第二指令生成模块，用于在四余度的远程控制终端的有效状态为部分失效时，若四余度的飞机管理计算机部分失效，根据驾驶员接口单元的有效数和飞机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式飞控系统的飞行控制方法，其特征在于，所述分布式飞控系统包括：四余度的远程控制终端、飞机管理计算机VMC和驾驶员接口单元PIU；所述方法包括：步骤1：在飞控系统的每个任务周期内，判断四余度的远程控制终端的有效状态；若全有效，则进入步骤2；若部分失效，则进入步骤3；步骤2：若四余度的飞机管理计算机部分失效，且驾驶员接口单元的有效数大于飞机管理计算机的有效数，则根据驾驶员接口单元的有效数和飞机管理计算机的有效数，确定VMC加权系数和PIU加权系数；根据VMC加权系数和PIU加权系数，以及来自VMC完成全权限控制律解算得到的指令和来自PIU完成全权限控制律解算得到的指令，生成飞行控制指令；步骤3：若四余度的飞机管理计算机部分失效，根据驾驶员接口单元的有效数和飞机管理计算机的有效数，确定VMC加权系数和PIU加权系数；根据VMC加权系数和PIU加权系数，以及来自VMC完成控制增稳控制律解算得到的指令和来自PIU完成控制增稳控制律解算得到的指令，生成计算机控制指令；根据远程控制终端的有效数，确定计算机加权系数和机械装置加权系数；根据计算机加权系数和机械装置加权系数，计算机控制指令和机械控制指令，生成飞行控制指令。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，据驾驶员接口单元的有效数和飞机管理计算机的有效数，确定VMC加权系数和PIU加权系数，包括：若(PIU有效数
–
VMC有效数)＝1，VMC加权系数为第一数值，PIU加权系数为第二数值，第一数值大于第二数值，且第一数值和第二数值的加和为1；若(PIU有效数
–
VMC有效数)＝2，VMC加权系数为0.5，PIU加权系数为0.5；若(PIU有效数
–
VMC有效数)＝3，VMC加权系数为第三数值，PIU加权系数为第四数值，第三数值小于第四数值，且第三数值和第四数值的加和为1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中的飞行控制指令＝VMC计算的舵面位置指令*VMC加权系数+PIU计算的舵面位置指令*PIU加权系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据远程控制终端的有效数，确定计算机加权系数和机械装置加权系数，包括：当远程控制终端的有效数＝3，计算机加权系数为第五数值，机械装置加权系数为第六数值；第五数值大于第六数值，且第五数值和第六数值的加和为1；当远程控制终端的有效数＝2，计算机加权系数为50％，机械装置加权系数为50％；当远程控制终端的有效数＝1，计算机加权系数为第七数值，机械装置加权系数为第八数值，第八数值大于第七数值，且第八数值和第七数值的加和为1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3中的飞行控制指令＝计算机控制指令*计算机加权系数+机械控制指令*机械装置加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张夫猷，刘海亮，姚龙辉，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：