一种多余度飞控计算机实时仿真装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多余度飞控计算机实时仿真装置及系统，技术方案主要包括：开发监控主机和实时仿真目标机，所述开发监控主机用于为在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型设计软件中建立多余度飞控计算机模型，提供建模支持，并对建立的所述模型的仿真运行过程进行图形化监控，根据监控结果对与目标处理器代码运行相关的参数进行在线修改以及对实时仿真过程数据进行存储；所述实时仿真目标机为所述主机建立的所述模型的仿真运行提供硬件支持。本发明专利技术还公开了一种开发监控主机和实时仿真目标机。采用本发明专利技术所述的技术方案，能够为余度系统仿真开发和运行提供环境支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及实时仿真
，具体涉及一种多余度飞控计算机实时仿 真装置及系统。
技术介绍
目前，随控布局技术在飞机设计制造中得到广泛应用，同时对飞行品 质、机动性和飞行范围的要求也在不断提高，飞控计算机的功能日趋复杂。 为满足飞控计算机任务可靠性和安全性要求，余度技术被广泛的应用在飞控 计算机的设计中。余度设计是指需要出现两个或两个以上的独立故障，才能引起既定的不 希望的工作状态的 一种设计方式。余度设计包括余度结构设计和余度管理设 计两个关4建方面。飞控计算机余度结构是影响系统可靠性的关键因素，余度结构形式的选 择是飞控计算机总体设计的重要方面。时至今日，已有多种余度结构在各种军用、民用飞机上得到成功应用。F-16A/B最早采用了四余度模拟式电传飞 行控制系统；F-16C/D、 EF-2000、苏-27、苏-35、 C-17运输机等采用相似 四余数字电传系统；AFTI/F-16、 X-29采用相似三余度系统；Boeing-777采用非相似三余度系统；二余度结构也在无人机上得到应用。'综合来看，常见 的余度结构包括双机比较热备结构、三余度表决结构、三余度比较表决结 构、四余度表决结构等。飞控计算机余度管理是系统实时运行中故障检测与定位的主要方法。余6度管理所实现的功能包括同步、交叉传输、故障综合、输入数据表决监 控、输出数据表决监控、故障隔离、系统重构。余度管理通过实时检测和余 度计算机通道之间的表决、监控，发现各通道工作的故障，保证飞控系统工 作的正确性。在发现系统内部故障时，有效隔离相应的余度通道并进行功能 重构。在余度系统的设计、仿真、验证过程中，涉及到余度结构的论证、与余 度结构相匹配的余度管理逻辑的设计、多余度飞控计算机的原型样机实现、 实物设备在环的原型验证等多个环节，这是一个长周期、多阶段的复杂工 程，需要一套有力的仿真支持系统，辅助完成飞控计算机的余度设计及仿真 验证。但是，尚未发现基于这种要求的多余度飞控计算机实时仿真系统。
技术实现思路
鉴于上述现有技术所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种多余度飞控 计算机实时仿真装置及系统，能够为余度系统仿真开发和运行提供环境支持。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术提供了一种开发监控主机，所述主机包括建模支持模块，用于为在Matlab/Simulink模型设计软件环境中建立多余 度飞控计算机模型，提供建模支持，并将所述模型转换为与所述余度通道对 应的子模型后，编译为对应的目标处理器代码；仿真监控模块，用于将通过所述建模支持模块获得的目标处理器代码， 分别加载到与所述余度通道对应的目标处理器上进行仿真运行；对所述余度 通道之间的信号进行图形化监控，根据监控结果对与所述目标处理器代码运 行相关的参数进行在线修改，以及对实时仿真过程数据进行存储，以支持对 所述模型算法的分析与优化。7优选的，所述模型支持模块具体包括多余度仿真支持模块库，用于为建立所述多余度飞控计算机模型，提供余度管理算法支持及硬件接口支持；模型转换单元，用于将根据所述多余度仿真支持模块库建立的所述模 型，根据所述余度通道之间数据的依赖关系拆分为与所述各余度通道对应的子模型，并将所述子模型生成C代码后，编译为对应的目标处理器代码；所 述目标处理器代码适用于VxWorks实时操作系统。 优选的，所述多余度仿真支持模块库具体包括接口单元，在所述模型运行中，用于提供航电接口支持，与外部设备交 联来接收输入检测信号，以及为所述模型的余度通道之间的数据传递提供接 口支持；交叉传递单元，在所述模型运行时，用于将通过所述接口单元接收到的 输入检测信号在搭建的实时网络中进行所述余度通道之间的实时数据交叉传 递，以使所述余度通道均能获得其他余度通道的数据，进行表决；表决单元，用于对所述交叉传递单元的输出结果，通过表决逻辑判断所 述余度通道的数据是否发生异常，并根据所述表决逻辑进行对应的处理后输 出结果，确定对飞机的控制策略；余度通道同步单元，用于控制与所述模型对应的余度通道之间信号运行 的同步，保证所述模型的连续平稳运行。优选的，所述表决单元具体包括前置表决子单元，用于对所述交叉传递单元输出的输入检测信号，通过 表决逻辑进行故障信号检测、识别与重构，并根据所述表决逻辑作对应的处 理，以保证为控制律计算过程提供正确的输入数据；后置表决子单元，用于对所述前置表决子单元获得的输入检测信号，经 过控制律计算后获得的交叉传递结果，根据所述表决逻辑进行判断及处理，以保证经过控制律计算获得的输出控制信号的可靠性，以实现对飞机的可靠 控制。优选的，所述仿真监控模块具体包括加载单元，用于通过以太网将所述建模支持模块获得的目标处理器代 码，分别加载到与所述余度通道对应的目标处理器上；运行控制单元，用于控制所述加载单元加载到所述目标处理器上的目标 处理器代码仿真运行过程，包括启动、停止、系统复位；运行监控单元，用于在所述运行控制单元运行所述目标处理器代码后， 对仿真运行过程中的信号进行图形化监视，根据监视结果对与所述目标处理 器代码运行相关的参数进行在线修改；还用于对实时仿真过程数据进行存 储，以支持对所述模型算法进行在线或离线的分析与优化。本专利技术提供了 一种实时仿真目标机，所述目标机采用VxWorks实时操作 系统，所述目标机包括代码接收模块，用于接收通过以太网发送的与多余度飞控计算机模型对 应的目标处理器代码，并将所述目标处理器代码运行在对应的目标处理器 上，进行仿真；运行支持模块，用于构建与所述多余度飞控计算机模型对应的仿真运行 环境，以及为所述代码接收模块运行所述目标处理器代码提供对应的硬件支持。优选的，所述运行支持模块具体包括余度通道构建单元，用于在所述目标机上采用处理器板构建与所述模型 对应的余度通道；所述每块处理器板构成一个所述余度通道；总线单元，用于在所述目标机上连接所述余度通道构建单元建立的所述 余度通道；所述总线单元采用VME总线或VPX总线系统；9航电接口单元，用于在所述目标机上为所述总线单元提供与外部交联环 境的连接接口，实现多余度飞控仿真计算机与外部交联设备的输入、输出数据通讯；实时仿真网络单元，用于在所述目标机上通过采用反射内存实时网络或 者采用VME总线背板共享内存网络，在运行过程中实现所述余度通道之间的 运行同步及数据交叉传递。优选的，所述处理器板釆用与所述总线单元相匹配的刀片式单处理器板 或者双处理器板，支持x86及PowerPC架构处理器，以实现异构仿真；至少 两个所述单处理器板构成多机表决余度结构；至少两个所述双处理器板处理 器板构成多机比较表决余度结构。优选的，所述航电接口单元支持ARINC429、 MIL-STD-1553B、 AFDX和 CAN总线接口中的至少一种接口 ，来实现与外部交联环境的连接。本专利技术提供了一种多余度飞控计算机实时仿真系统，所述系统包括 如上所述的开发监控主机以及如上所述的实时仿真目标机。本专利技术的有益效果由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术填补了多余度飞控计算 机实时仿真支持环境的空白。相对于纯数字的软件多余度仿真，本专利技术提供 了与实际飞控计算机具有一致余度结构的多处理器硬件平台，为余度管理逻辑及飞控算法模型提供了强大的实时运行环境，并支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开发监控主机，其特征在于，所述主机包括：　建模支持模块，用于为在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型设计软件环境中建立多余度飞控计算机模型，提供建模支持，并将所述模型转换为与所述余度通道对应的子模型后，编译为对应的目标处理器代码；　 　仿真监控模块，用于将通过所述建模支持模块获得的目标处理器代码，分别加载到与所述余度通道对应的目标处理器上进行仿真运行；对所述余度通道之间的信号进行图形化监控，根据监控结果对与所述目标处理器代码运行相关的参数进行在线修改，以及对实时仿真 过程数据进行存储，以支持对所述模型算法的分析与优化。

【技术特征摘要】
1、一种开发监控主机，其特征在于，所述主机包括建模支持模块，用于为在Matlab/Simulink模型设计软件环境中建立多余度飞控计算机模型，提供建模支持，并将所述模型转换为与所述余度通道对应的子模型后，编译为对应的目标处理器代码；仿真监控模块，用于将通过所述建模支持模块获得的目标处理器代码，分别加载到与所述余度通道对应的目标处理器上进行仿真运行；对所述余度通道之间的信号进行图形化监控，根据监控结果对与所述目标处理器代码运行相关的参数进行在线修改，以及对实时仿真过程数据进行存储，以支持对所述模型算法的分析与优化。2、 根据权利要求1所述的主机，其特征在于，所述模型支持模块具体包括多余度仿真支持模块库，用于为建立所述多余度飞控计算机模型，提供 余度管理算法支持及硬件接口支持；模型转换单元，用于将根据所述多余度仿真支持模块库建立的所述模 型，根据所述余度通道之间数据的依赖关系拆分为与所述余度通道对应的子 模型，并将所述子模型生成C代码后，编译为对应的目标处理器代码；所述 目标处理器代码适用于VxWorks实时操作系统。3、 根据权利要求2所述的主机，其特征在于，所述多余度仿真支持模块 库具体包括接口单元，在所述模型运行中，用于提供航电接口支持，与外部设备交 联来接收输入检测信号，以及为所述模型的余度通道之间的数据传递提供接 口支持；交叉传递单元，在所述模型运行时，用于将通过所述接口单元接收到的递，以使所述余度通道均能获得其他余度通道的数据，进行表决；表决单元，用于对所述交叉传递单元的输出结果，通过表决逻辑判断所述余度通道的数据是否发生异常，并根据所述表决逻辑进行对应的处理后输出结果，确定对飞机的控制策略；余度通道同步单元，用于控制与所述模型对应的余度通道之间信号运行的同步，保证所述模型的连续平稳运行。4、 根据权利要求3所述的主机，其特征在于，所述表决单元具体包括 前置表决子单元，用于对所述交叉传递单元输出的输入检测信号，通过表决逻辑进行故障信号检测、识别与重构，并根据所述表决逻辑作对应的处 理，以保证为控制律计算过程提供正确的输入数据；后置表决子单元，用于对所述前置表决子单元获得的输入检测信号，经 过控制律计算后获得的交叉传递结果，根据所述表决逻辑进行判断及处理， 以保证经过控制律计算获得的输出控制信号的可靠性，以实现对飞机的可靠 控制。5、 根据权利要求1所述的主机，其特征在于，所述仿真监控模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：董西路，黄国平，唐娟，
申请(专利权)人：北京华力创通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]