CN112363385A - 一种多余度发动机数字电子控制系统 - Google Patents

一种多余度发动机数字电子控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112363385A
CN112363385A CN202011065174.8A CN202011065174A CN112363385A CN 112363385 A CN112363385 A CN 112363385A CN 202011065174 A CN202011065174 A CN 202011065174A CN 112363385 A CN112363385 A CN 112363385A
Authority
CN
China
Prior art keywords
channel
control
digital electronic
control system
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011065174.8A
Other languages
English (en)
Inventor
卢耀文
丁青峰
管成伟
向加全
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd filed Critical Chengdu Aircraft Industrial Group Co Ltd
Priority to CN202011065174.8A priority Critical patent/CN112363385A/zh
Publication of CN112363385A publication Critical patent/CN112363385A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多余度发动机数字电子控制系统，包括数字电子控制器，所述数字电子控制器包括通道A、通道B和通道C，且控制逻辑或底层代码采用两种不同控制律，所述通道A、通道B采用第一控制律，所述通道C采用第二控制律。本发明有效避免了因控制逻辑或底层代码出现问题时所产生的安全隐患，提高了发动机数字电子控制器的可靠性，可以有效降低发动机在设计阶段、科研阶段的研制风险。

Description

一种多余度发动机数字电子控制系统
技术领域
本发明属于数控系统的技术领域，具体涉及一种多余度发动机数字电子控制系统。
背景技术
随着航空技术的逐步发展，现代航空发动机控制系统的发展和研究重点为全权限数字电子控制器，采用数字电子控制器可使推进系统具有更高的性能和控制精度，数字控制软件和控制算法也更易于修改和更换，从而缩短了控制系统的研制周期，降低了研制费用。
现代航空发动机控制系统任务无故障间隔时间一般要求为10000~100000h。因此，发动机电子控制器在软硬件设计上需采用相关的可靠性设计策略，使得控制器在出现一定故障的情况下，仍能完成控制任务，满足航空动力系统分配至控制器的可靠性指标要求。而余度技术是一种为控制系统增加多重硬件或软件资源，并通过一定的管理来提高控制系统安全可靠性的方法，可有效提高数控系统的可靠性。
目前，国内外全权限数字电子控制器一般都采用硬件双余度技术，即数字电子控制器为双通道设计，其中一个通道用于控制发动机工作，另一个通道处于热备份状态。电子控制器正常时，两个通道完成相同的任务，切换电路通过竞争机制确定一个通道为主控通道，另一个通道为热备份通道。主控通道的输出信号直接输出到执行机构，而热备份通道的信号则被隔离。当主控通道中某一模块发生故障时通过模块自诊断或故障检测给出故障信号，由切换电路隔离该通道的输出，选择另一个正常通道输出，这时原来的热备份通道就成为主控通道。当两个通道均发生故障或独立限制器检测到超温或超转时，切换电路产生转液压机械备份信号，使数控系统切换到液压机械备份工作。在数控通道恢复不超温、不超转条件下，可以手动切回到数控状态工作。
上述设计方案存在的缺点是，当数控软件在逻辑层或代码层出现设计问题时，在相同的工作条件下进行通道切换后，同一故障大概率会复现。此外，发动机数字控制器常采用一条总线与飞控计算机通信的设计方案，若总线发生通信故障，则飞控计算机无法对发动机的工作状态进行控制。这些都对数控系统的可靠性和飞机的安全性造成影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多余度发动机数字电子控制系统，旨在解决因控制逻辑或底层代码出现问题时所产生的安全隐患，提高了发动机数字电子控制器的可靠性。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种多余度发动机数字电子控制系统，包括数字电子控制器，所述数字电子控制器包括通道A、通道B和通道C，且控制逻辑或底层代码采用两种不同控制律，所述通道A、通道B采用第一控制律，所述通道C采用第二控制律。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述通道A为主控通道，通道B为通道A的热备份，通道C为通道B的热备份。
为了更好地实现本发明，进一步地，第一控制律和第二控制律为实现相同的发动机参数控制、监测功能的不同控制算法，第二控制律采用控制精度更高的先进智能控制算法，第二控制律采用鲁棒性更好的经典控制算法。
为了更好地实现本发明，进一步地，第二控制律为PID控制或鲁棒控制算法。
为了更好地实现本发明，进一步地，第一控制律为神经网络PID控制、模糊控制、高稳定性控制中任意一种算法。
为了更好地实现本发明，进一步地，还包括飞控计算机、飞机总线，所述数字电子控制器通过RS422与飞控计算机通信连接，所述数字电子控制器通过GJB289A与飞机总线通信连接。
为了更好地实现本发明，进一步地，还包括飞行参数采集记录设备，所述数字电子控制器通过RS422与飞行参数采集记录设备通信连接。
本发明的有益效果：
（1）相似三余度的设计便于发动机数字电子控制器的模块化，也便于零部件的生产制造和实际使用时的维修工作和保障工作。本发明极大程度提高了发动机数字电子控制器工作的可靠性，特别是对于装有单台发动机的飞机具有明显优势。
（2）非相似双余度设计有效避免了因控制逻辑或底层代码出现问题时所产生的安全隐患，提高了发动机数字电子控制器的可靠性，可以有效降低发动机在设计阶段、科研阶段的研制风险。
（3）所述RS422通信为点对点通信，可靠性高，但传输数据不可共享；GJB289A通信有着数据可以共享的优点，但可靠性较RS422低。GJB289A作为主通信线路，RS422作为热备份，两种总线结合采用的方式提高了数据传输的效率和可靠性。
（4）在发动机数字电子控制器与飞行参数采集记录设备之间采用一路RS422通信，RS422采用点对点的传输方式，在数控系统排故时相对独立，更易于排查。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
实施例1：
一种多余度发动机数字电子控制系统，如图1所示，包括数字电子控制器，所述数字电子控制器包括通道A、通道B和通道C，且控制逻辑或底层代码采用两种不同控制律，所述通道A、通道B采用第一控制律，所述通道C采用第二控制律。
在发动机数字电子控制器的硬件余度和软件余度方面，硬件采用相似三余度设计，即发动机数字电子控制器设计有三个模块化的通信通道；软件采用非相似双余度设计，即控制逻辑或底层代码采用两种不同控制律。其中有两个通道安装第一种控制律，另一个通道安装第二种控制律。
在发动机数字电子控制器的硬件余度方面，相似三余度的设计便于发动机数字电子控制器的模块化，也便于零部件的生产制造和实际使用时的维修工作和保障工作。
在发动机数字电子控制器的软件余度方面，非相似双余度设计有效避免了因控制逻辑或底层代码出现问题时所产生的安全隐患，提高了发动机数字电子控制器的可靠性，可以有效降低发动机在设计阶段、科研阶段的研制风险。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，通道A为主控通道，通道B为通道A的热备份，通道C为通道B的热备份。
当发动机数字电子控制器正常工作时，通信通道默认选择通道A，此时通道B为热备份状态，通道C为热备份或关闭状态；当通道A出现通信故障时，通信通道自动切换为通道B，此时通道C为热备份状态；当通道B依然出现故障，通信通道自动切换为通道C。其中每个通道都有一个独立的故障逻辑电路，对每个通道的CPU故障、存储器故障、传感器故障等进行综合判断，决定通道是否切换，且在任何情况下，仅有也必须有一个通道作为当前有效通道。
当前有效通道，负责系统当前的所有运算处理和输入/输出管理；而处于热备份状态的通道，它同当前有效通道一样，完成相同的运算处理和输出/输入管理。在最终输出驱动时，由两个通道中当前通道的有效性、对方通道的有效性、飞控指令的有效性进行判定，确定当前有效通道，并将当前有效通道的所有输出信号驱动输出，将备份通道的所有输出信号置于三态。如果当前有效通道存在故障，将本通道由当前有效通道状态转为备份通道状态，放弃输出控制权；与此同时，当前备份通道转为当前有效通道，所有的信号输出由三态转为激活状态。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，如图1所示，发动机数字电子控制器与飞控计算机之间采用一路RS422通信，RS422通信为点对点通信，可靠性高，但传输数据不可共享；在发动机数字电子控制器与飞机总线之间采用一路GJB289A通信，GJB289A通信有着数据可以共享的优点，但可靠性较RS422低。默认状态下，GJB289A作为主要通信线路，RS422作为热备份，飞控计算机从总线上采集发动机相关参数；当GJB289A出现通信故障后，通信线路切换为RS422，飞控计算机从发动机数字电子控制器采集发动机相关参数。
进一步地，在发动机数字电子控制器与飞行参数采集记录设备之间采用一路RS422通信，RS422采用点对点的传输方式，在数控系统排故时相对独立，更易于排查。飞行参数采集记录设备通过一路GJB289A从总线上采集发动机相关参数，与发动机数字电子控制器之间的一路RS422可根据研制阶段，选择为常通、只记录发动机相关关键参数或是为热备份。
本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多余度发动机数字电子控制系统，其特征在于，包括数字电子控制器，所述数字电子控制器包括通道A、通道B和通道C，且控制逻辑或底层代码采用两种不同控制律，所述通道A、通道B采用第一控制律，所述通道C采用第二控制律。
2.根据权利要求1所述的一种多余度发动机数字电子控制系统，其特征在于，所述通道A为主控通道，通道B为通道A的热备份，通道C为通道B的热备份。
3.根据权利要求1所述的一种多余度发动机数字电子控制系统，其特征在于，第一控制律和第二控制律为实现相同的发动机参数控制、监测功能的不同控制算法，第二控制律采用控制精度更高的先进智能控制算法，第二控制律采用鲁棒性更好的经典控制算法。
4.根据权利要求3所述的一种多余度发动机数字电子控制系统，其特征在于，第二控制律为PID控制或鲁棒控制算法。
5.根据权利要求3所述的一种多余度发动机数字电子控制系统，其特征在于，第一控制律为神经网络PID控制、模糊控制、高稳定性控制中任意一种算法。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种多余度发动机数字电子控制系统，其特征在于，还包括飞控计算机、飞机总线，所述数字电子控制器通过RS422与飞控计算机通信连接，所述数字电子控制器通过GJB289A与飞机总线通信连接。
7.根据权利要求6所述的一种多余度发动机数字电子控制系统，其特征在于，还包括飞行参数采集记录设备，所述数字电子控制器通过RS422与飞行参数采集记录设备通信连接。
CN202011065174.8A 2020-09-30 2020-09-30 一种多余度发动机数字电子控制系统 Pending CN112363385A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011065174.8A CN112363385A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种多余度发动机数字电子控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011065174.8A CN112363385A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种多余度发动机数字电子控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112363385A true CN112363385A (zh) 2021-02-12

Family

ID=74507065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011065174.8A Pending CN112363385A (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种多余度发动机数字电子控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112363385A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101216701A (zh) * 2007-01-04 2008-07-09 北京航空航天大学 一种基于1553b总线的三余度数字式作动器控制器
CN101604162A (zh) * 2009-07-02 2009-12-16 北京航空航天大学 一种民机航电综合模块化核心处理系统
CN102865147A (zh) * 2011-07-06 2013-01-09 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种采用双余度控制规律处理控制传感器信号故障的方法
CN103869781A (zh) * 2014-03-14 2014-06-18 北京航空航天大学 一种非相似三余度机载电气负载管理中心
CN104123122A (zh) * 2013-04-24 2014-10-29 成都飞机设计研究所 一种非相似三余度飞控计算机的非相似余度软件开发方法
CN104123123A (zh) * 2013-04-24 2014-10-29 成都飞机设计研究所 一种非相似三余度飞控软件开发方法
CN109918258A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 四川中天策略科技有限公司 一种非相似双余度机载告警计算机系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101216701A (zh) * 2007-01-04 2008-07-09 北京航空航天大学 一种基于1553b总线的三余度数字式作动器控制器
CN101604162A (zh) * 2009-07-02 2009-12-16 北京航空航天大学 一种民机航电综合模块化核心处理系统
CN102865147A (zh) * 2011-07-06 2013-01-09 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种采用双余度控制规律处理控制传感器信号故障的方法
CN104123122A (zh) * 2013-04-24 2014-10-29 成都飞机设计研究所 一种非相似三余度飞控计算机的非相似余度软件开发方法
CN104123123A (zh) * 2013-04-24 2014-10-29 成都飞机设计研究所 一种非相似三余度飞控软件开发方法
CN103869781A (zh) * 2014-03-14 2014-06-18 北京航空航天大学 一种非相似三余度机载电气负载管理中心
CN109918258A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 四川中天策略科技有限公司 一种非相似双余度机载告警计算机系统

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国科学技术协会: "《控制科学与工程学科发展报告 2007-2008》", 29 February 2008 *
王亮: "机载容错综合管理计算机系统设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
王劲草: "三余度飞控计算机硬件平台的设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库·工程科技Ⅱ辑》 *
王少萍: "《工程可靠性》", 30 June 2000 *
邹涛;樊丁: "航空发动机FADEC双冗余嵌入式实时计算机系统架构设计", 《计算机测量与控制》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110351174B (zh) 一种模块冗余的安全计算机平台
CN101634959B (zh) 一种基于嵌入式cpu的双机冗余容错系统
CN105278516A (zh) 一种双冗余开关量plc控制系统可靠容错控制器的实现方法
CN110427283B (zh) 一种双余度的燃油管理计算机系统
CN106648997A (zh) 一种基于非实时操作系统的主从双机切换方法
CN103853622A (zh) 一种互为备份的双余度控制方法
CN108255123B (zh) 基于三取二软硬件表决的列车lcu控制设备
CN105204431A (zh) 四余度信号监控表决方法和设备
CN111694304B (zh) 一种面向空间飞行器的综合故障逻辑判决电路及方法
US20160320762A1 (en) Automation Equipment and Method for Operating Automation Equipment
CN113759694A (zh) 一种双余度流量调节机构控制系统及其余度切换方法
CN112201378A (zh) 基于核电厂dcs平台的热备切换方法、系统、终端及介质
CN112363385A (zh) 一种多余度发动机数字电子控制系统
CN111045863B (zh) 一种传感器数据分配网络故障容错架构及方法
CN109976359B (zh) 一种多余度船舶艏向控制方法及控制系统
US9003067B2 (en) Network and method for operating the network
CN115826392A (zh) 一种无人机多余度控制系统决策方法及装置
CN210181430U (zh) 一种具有冗余安全的异构双核电机伺服控制器
CN112346330A (zh) 一种复杂容错结构的伺服控制计算机
KR101077678B1 (ko) 직렬 통신을 이용한 플랜트 다중화 제어 시스템
CN111049460A (zh) 一种三余度双驱动电机控制平台及控制方法
CN116909123B (zh) 一种航空双余度机电作动系统电机控制器的自监控方法
CN114200820A (zh) 一种基于机载采集与控制计算机的双余度系统
CN114185260B (zh) 一种提高电子控制器任务可靠性的方法
CN112644690B (zh) 一种作动器控制计算机的数据交叉传输系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210212

RJ01 Rejection of invention patent application after publication