一種飛行控制系統余度設計方法
【專利摘要】本發明屬于飛行控制【技術領域】，涉及一種飛行控制系統余度設計方法。本發明在余度通道設計中沒有增加硬件成本，僅采用了原設計中各余度通道的狀態量，設計簡單、成本低，能夠較好的解決余度不足、任務可靠性不足的缺點；消除了系統設計中可能出現的1：1的故障現象，提高了系統設計的可靠性。
【專利說明】一種飛行控制系統余度設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于飛行控制【技術領域】，涉及一種飛行控制系統余度設計方法。
【背景技術】
[0002]現有的飛行控制系統中的信號通道往往存在多余度設計，傳統的余度設計存在以下不足之處:
[0003]現有的多余度設計往往追求高的任務可靠性，致使越復雜設計越來越復雜，但是硬件復雜到一定程度之后，硬件的基本可靠性會降低，從而導致不能達到任務可靠性的要求。因此，僅僅從硬件角度對多余度設計做改進是不可取的。
[0004]至于最近的解析余度技術，雖然增加了對信號通道失效的輸入信號的解析算法，但是仍然沒有從根本上避免系統的多余度通道信號出現1:1表決的情況。

【發明內容】

[0005]本發明的目的:
[0006]本發明提出飛行控制系統余度設計方法，解決以下問題:
[0007]I)、飛控系統由于飛控計算機硬件余度降級而導致系統任務可靠性降低；
[0008]2)、簡化飛控系統余度設計中硬件的配置；
[0009]3)、優化飛控系統余度設計中硬件及軟件的功能。
[0010]本發明的技術方案:
[0011]一種飛行控制系統余度設計方法，本方法包括以下步驟:
[0012]第一步，余度通道的生成:
[0013]對各余度通道建立各自的辨識模型，辨識模型實時采集相對應的余度通道的輸入信號、輸出信號以及狀態信號，經數據處理后，產生備份信號；
[0014]第二步，飛控系統對各余度通道是否正常做出判斷，判斷時如果不存在故障通道，則進入第五步；判斷時如果存在故障通道且能識別故障通道則進入第三步；如果存在故障通道且不能識別故障通道，則進入第四步；
[0015]第三步，將識別出來的故障通道的辨識模型的備份信號作為該通道的輸出表決信號輸出，進入第五步；
[0016]第四步，順序取有效的辨識模型的備份信號輸出，進入第五步；
[0017]第五步，將各余度通道的信號進行表決輸出。
[0018]第四步中，順序取有效的辨識模型的方法為:當辨識模型可以參與表決時，若參與表決的通道為奇數，且工作正常，本辨識通道不參與表決；若參與表決的通道為偶數，或通道數為奇數但有一故障通道，則以辨識模型代替本故障通道行使表決。
[0019]本發明所具有的優點:
[0020]在余度通道設計中沒有增加硬件成本，僅采用了原設計中各余度通道的狀態量，設計簡單、成本低，能夠較好的解決余度不足、任務可靠性不足的缺點；消除了系統設計中可能出現的1:1的故障現象，提高了系統設計的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0022]一種飛行控制系統余度設計方法，本方法包括以下步驟:
[0023]第一步，余度通道的生成:
[0024]對各余度通道建立各自的辨識模型，辨識模型實時采集相對應的余度通道的輸入信號、輸出信號以及狀態信號，經數據處理后，產生備份信號；
[0025]第二步，飛控系統對各余度通道是否正常做出判斷，判斷時如果不存在故障通道，則進入第五步；判斷時如果存在故障通道且能識別故障通道則進入第三步；如果存在故障通道且不能識別故障通道，則進入第四步；
[0026]第三步，將識別出來的故障通道的辨識模型的備份信號作為該通道的輸出表決信號輸出，進入第五步；
[0027]第四步，順序取有效的辨識模型的備份信號輸出，進入第五步；
[0028]第五步，將各余度通道的信號進行表決輸出。
[0029]第一步中，所述的辨識模型為:設定的一種辨識模型輸入/輸出的二階離散關系如下:
[0030]y (k+1) = f! (k) y (k) +f2 (k) y (k~l) +gi (k) u (k) +g2 (k) u (k-1)
[0031]y(k)表示k時刻辨識模型的輸出，y(k+l)表示k的下一時刻的辨識模型輸出；u(k)表不k時刻辨識模型的輸入，u (k-Ι)表不k的上一時刻辨識模型的輸入；
[0032]本方程不考慮系統所引起的延遲。模型參數€ Jkhf2 (k)、gl(k)、g2(k)由k時刻辨識模型的輸出與表決輸出的差值AeGO、k時刻辨識模型的狀態與狀態表決值的差值Λ χ (k)、k的上一時刻辨識模型狀態與狀態表決值的差值Ax(k-l))決定:
[0033]其中J1(Ii) = f ! ( Δ e ( k ) , Δ χ ( k ) , Δ χ ( k -1 ) ) ； f 2 ( k )=f2 ( Δ e (k), Δ χ (k), Ax(k~l))；
[0034]gi (k) = g! ( Δ e (k), Δ χ (k), Ax(k~l)) ；g2 (k) = g2 ( Δ e (k), Δ χ (k), Ax(k~l))；
[0035]Δ e (k)表不k時刻辨識模型的輸出與表決輸出的差值，Δ χ (k)為k時刻辨識模型的狀態與狀態表決值的差值；AxGc-1))為k的上一時刻辨識模型狀態與狀態表決值的差值；
[0036]f! (k) > f2 (k) > gi (k) > g2 (k)實時進行以下尋優更新:
[0037]在k 時亥IJ，設目標函數
【權利要求】
1.一種飛行控制系統余度設計方法，其特征是，本方法包括以下步驟: 第一步，余度通道的生成: 對各余度通道建立各自的辨識模型，辨識模型實時采集相對應的余度通道的輸入信號、輸出信號以及狀態信號，經數據處理后，產生備份信號； 第二步，飛控系統對各余度通道是否正常做出判斷，判斷時如果不存在故障通道，則進入第五步；判斷時如果存在故障通道且能識別故障通道則進入第三步；如果存在故障通道且不能識別故障通道，則進入第四步； 第三步，將識別出來的故障通道的辨識模型的備份信號作為該通道的輸出表決信號輸出，進入第五步； 第四步，順序取有效的辨識模型的備份信號輸出，進入第五步； 第五步，將各余度通道的信號進行表決輸出。
2.如權利要求1所述的一種飛行控制系統余度設計方法，其特征是，第四步中，順序取有效的辨識模型的方法為:當辨識模型可以參與表決時，若參與表決的通道為奇數，且工作正常，本辨識模型不參與表決；若參與表決的通道為偶數，或通道數為奇數但有一故障通道，則以其辨識模型代替相應的故障通道行使表決。
3.如權利要求2所述的一種飛行控制系統余度設計方法，其特征是，第一步中，所述的辨識模型為:設定的一種辨識模型輸入/輸出的二階離散關系如下:
y (k+1) = f1 (k) y (k) +f2 (k) y (k_l) +g! (k) u (k) +g2 (k) u (k_l) y (k)表不k時刻辨識模型的輸出，y (k+1)表不k的下一時刻的辨識模型輸出；u(k)表不k時刻辨識模型的輸入，u(k-l)表不k的上一時刻辨識模型的輸入； 模型參數400、f2(k)、gl(k)、g2(k)由k時刻辨識模型的輸出與表決輸出的差值△ e (k)、k時刻辨識模型的狀態與狀態表決值的差值△ X (k)、k的上一時刻辨識模型狀態與狀態表決值的差值Ax(k-l))決定:
其中-J1 (k) = f! ( Δ e (k), Δ X (k)，Δ x (k_l)) ；f2 (k) = f2 ( Δ e (k), Δ x (k)，Δχ (k_l))；
gi (k) = g! ( Δ e (k), Δ X (k), Ax(k~l)) ；g2 (k) = g2 ( Δ e (k)，Δ χ (k), Ax(k~l))； Δ e (k)表不k時刻辨識模型的輸出與表決輸出的差值，Ax(k)為k時刻辨識模型的狀態與狀態表決值的差值；Ax(k-l))為k的上一時刻辨識模型狀態與狀態表決值的差值；f! (k) > f2 (k) > gi (k) > g2 (k)實時進行以下尋優更新: 在 k 時亥IJ，設目標函數《/ = ^Ae(k)2 +/Sx(Ii)2 +Ax(k-\)2，若 J ≤ ε，則 (k)、f2 (k)、gl (k)、g2 (k)不變，并以其在k時刻的值進行更新；否則，對(k)、f2 (k)、gl (k)、g2 (k)進行尋優，使J ≤ε，再以新的fjk)、f2(k)、gjk)、g2(k)在k+Tk時刻的值進行更新；其中，ε為事先設定的目標閾值常數，Tk為從k時刻開始到尋優成功的時間。
4.如權利要求3所述的一種飛行控制系統余度設計方法，其特征是，所述的尋優算法可為最小二乘法。
5.如權利要求3或4所述的一種飛行控制系統余度設計方法，其特征是，所述的辨識模型可以參與表決時為:當辨識模型滿足JS ε時。
【文檔編號】G05B9/03GK103970010SQ201310034378
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月29日 優先權日:2013年1月29日
【發明者】閔振啟, 高亞奎 申請人:中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所