CN112506035A - 一种作动器控制计算机的同步系统 - Google Patents

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CN112506035A CN202011209931.4A CN202011209931A CN112506035A CN 112506035 A CN112506035 A CN 112506035A CN 202011209931 A CN202011209931 A CN 202011209931A CN 112506035 A CN112506035 A CN 112506035A
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索晓杰
李亚锋
刘峰
马子飞
王昭
周勇
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    • G05B9/02—Safety arrangements electric
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Abstract

本申请提供一种作动器控制计算机的同步系统，所述同步系统包括至少两个通道；每个通道均包括总线管理单元、以及至少两个伺服控制单元；其中：至少两个系统总线分别与对应的通道内的总线管理单元连接，其中：每个通道内的总线管理单元分别与本通道内的所有的伺服控制单元连接，以便保证各个通道内的伺服控制单元A和伺服控制单元B同步；每个通道内的总线管理单元之间相互连接，以便保证各个通道之间同步；每个通道的伺服控制单元之间相互独立，每个伺服控制单元分别与不同的控制对象连接。

Description

一种作动器控制计算机的同步系统
技术领域
本发明涉及计算机领域，具体涉及一种作动器控制计算机的同步系统。
背景技术
作动器控制计算机一般采用冗余设计的方法获取更高的可靠性，以使计算机满足故障安全(FS)或故障工作(FO)的系统要求。在多余度(通道)控制计算机中设计了多个通道，通道之间互为备份。控制计算机工作时，每周期需要进行数据比较、监控，以及时发现计算机的故障，并进行故障处理及上报。计算机各通道进行数据交叉传输的前提是全部伺服控制单元的同步。
在系统设计时，作动器控制计算机通道内一般设计有一个处理器单元和接口单元，完成某舵面的控制功能，此架构只需要进行通道间同步。随着综合化的发展，控制计算机需要对多个控制对象进行控制，为保证每个伺服控制单元的独立性，在计算机设计时，每个通道内设计多个功能独立的伺服控制单元，完成对不同控制对象的控制。在此架构下，为保证多个通道的全部伺服控制单元的工作周期同步，采用多余度的所有伺服控制单元进行握手同步，复杂度较高，且可靠性较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本方案提出一种作动器控制计算机的同步系统，满足了计算机多个余度(通道)的同步要求和计算机单余度(通道)内的多个伺服控制单元的同步要求。
本申请提供一种作动器控制计算机的同步系统，所述同步系统包括至少两个通道；每个通道均包括总线管理单元、以及至少两个伺服控制单元；其中：至少两个系统总线分别与对应的通道内的总线管理单元连接，其中：
每个通道内的总线管理单元分别与本通道内的所有的伺服控制单元连接，以便保证各个通道内的伺服控制单元A和伺服控制单元B同步；
每个通道内的总线管理单元之间相互连接，以便保证各个通道之间同步；
每个通道的伺服控制单元之间相互独立，每个伺服控制单元分别与不同的控制对象连接。
具体的，所述同步系统包括通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D；所述通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D均包括总线管理单元、伺服控制单元A和伺服控制单元B，其中：系统总线A、系统总线B、系统总线C和系统总线D分别与通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元连接，其中：
通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元分别与自身的伺服控制单元A和伺服控制单元B连接，以便保证各个通道内的伺服控制单元A和伺服控制单元B同步；
通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元之间相互连接，以便保证各个通道之间同步。
具体的，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元通过通道内机箱内数据交叉传输总线分别与伺服控制单元A和伺服控制单元B连接，用于传输控制指令。
具体的，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元通过通道间机箱外数据交叉传输总线相互连接，用于传输控制指令。
具体的，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D均还包括电源模块PS，每个通道的电源模块PS均分别与对应的总线管理单元、伺服控制单元A和伺服控制单元B连接。
具体的，系统总线A、系统总线B、系统总线C和系统总线D同步。
具体的，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元通过通道内CDL分别与伺服控制单元A和伺服控制单元B连接，用于传输控制指令。
具体的，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元通过通道间CCDL相互连接，用于传输控制指令。
本申请提供了一种作动器控制计算机的同步系统，针对多余度(通道)控制计算机，且每个通道内有多个功能独立的伺服控制单元的计算机架构，采用通道间同步和通道内同步结合的同步策略。可满足计算机的同步要求，同时降低了同步的复杂度，方案具有极高的可行性。有利于提高伺服控制计算机的集成度，且扩展性较好。因此提出了通道间同步和通道内同步结合的同步策略。
附图说明
图1是本申请提供的一种系统结构框图。
图2是本申请提供的一种外同步结构图。
图3是本申请提供的一种内同步结构图。
具体实施方式
一种作动器控制计算机的同步策略，其特征在于：针对计算机通道内各伺服控制单元相互独立，提出了一种同步策略，满足了计算机多个通道的同步要求和计算机通道内伺服控制单元的同步要求。该同步策略包含通道间同步和通道内同步两部分。
具体的，计算机通道内各伺服控制单元相互独立是指计算机内任一通道至少包含两块伺服控制单元，通道内各个伺服控制单元功能独立，通道内各个伺服控制单元控制对象不同，通道内各个伺服控制单元没有指令等数据的交叉传输要求。系统设计时，指定通道内某个单元为主单元，通道内其余为从单元，主单元完成通道间和通道内同步。
计算机不同通道采用通道间同步。通道间同步策略是指需要同步的通道在任务开始时，由该通道的主单元向其他通道的主单元发送同步指令，并接收其他通道主单元发送的同步指令。如果在指定时间内收到同步指令，则表示与相应通道同步成功；如果在指定时间内未收到同步指令，则表示与相应通道同步失败，并进行故障记录。通道间同步属于握手同步方法。
计算机通道内各伺服控制单元采用通道内同步。通道内同步策略是指在主单元完成通道间同步后，由主单元向本通道的其他伺服控制单元发送同步指令，其他伺服控制单元收到该同步指令后开始本单元的周期任务，如果未接收到同步指令，则表示同步失败，并进行故障记录。通道内同步属于非握手同步方法。
下面对本发明做进一步详细说明。
系统结构框图如图1所示。该伺服控制计算机的系统架构为：每台计算机包含两个余度(通道)，由2台控制计算机构成一个四余度架构，余度(通道)分别为CH_A、CH_B、CH_C、CH_D。每个通道包含1个电源(PS)单元，1个总线管理(BM)单元，2个伺服控制单元分别为伺服控制单元A和伺服控制单元B。
PS单元为通道内的其余单元提供二次电源及激磁电源等；总线管理单元作为本通道的主单元，完成总线管理，包括总线数据的收、发，通道间的同步及数据交叉传输，完成通道内的同步及数据收、发工作；伺服控制单元A完成舵机A的闭环控制，伺服控制单元B完成舵机B的闭环控制。该两块伺服控制单元功能相互独立，之间无数据交叉传输的需求。
根据系统架构分析，两台计算机四个通道之间需要同步及数据交叉传输，通道内总线控制单元需要完成与本通道2块伺服控制单元的同步及数据交互。同步方法可选8个伺服控制单元同步(4个通道，每个通道2个伺服控制单元)，这种方案比较复杂。也可选择将四个通道中相同控制对象的伺服控制单元进行四余度同步，设计两套四余度同步，且通道内与总线控制单元的同步较难实现。
鉴于通道内伺服控制单元耦合度低，因此提出有主单元(总线控制单元)进行通道间四余度同步和四余度的数据交叉传输；总线控制单元(主单元)完成四余度同步后，通过向本通道其余伺服控制单元发送通道内同步指令完成与本通道内两块伺服控制单元的同步。总线控制单元将收到的总线数据分发给本通道两块伺服控制单元，两块伺服控制单元将状态及结果反馈给本通道总线控制单元。该同步策略的复杂度低，不仅完成同步要求且实现简单，系统扩展性好。
如图2所示。每个总线控制单元需要完成四余度的通道间同步，因此在实现时，每个主控单元设计有全双工的3路发送、3路接收接口，支持总线控制单元同时向其他总线控制单元发送同步指令，并接收来自其他总线控制单元发送的同步指令。为了同步可靠，可采用双握手或多次握手的策略。如果收到某通道的同步指令，表示与该通道同不成功；如果未收到某通道的同步指令，表示与该通道同步失败，并进行故障处理。
如图3所示。每个总线控制单元需要与本通道的两个伺服控制单元完成通道内同步。在设计实现时，每个总线控制单元设计有2路同步发送接口，伺服控制单元设计有1路同步接收接口。在总线控制单元完成通道间同步后，向本通道的两个伺服控制单元分别发送同步指令，伺服控制单元收到同步指令后开始周期任务，完成对舵机的闭环控制工作。此同步策略为非握手同步，故障模式少，简单易实现，有利于降低系统复杂度。如果根据系统设计需要，也可将通道内同步设计为握手同步。
综上所述，本发明基于飞控系统中作动器控制计算机的容错特点，提出一种作动器控制计算机的同步策略，属于机载计算机设计领域。作动器控制计算机一般采用冗余设计的方法获取更高的可靠性，以使计算机满足故障安全(FS)或故障工作(FO)的系统要求。本发明提出一种同步策略，满足了计算机多个余度(通道)的同步要求和计算机单余度(通道)内的多个伺服控制单元的同步要求。该同步策略包含通道间同步和通道内同步两部分。该同步策略较全伺服控制单元(所有通道的伺服控制单元)同步，有较低的复杂度，易实现。

Claims (8)

1.一种作动器控制计算机的同步系统，其特征在于，所述同步系统包括至少两个通道；每个通道均包括总线管理单元、以及至少两个伺服控制单元；其中：至少两个系统总线分别与对应的通道内的总线管理单元连接，其中：
每个通道内的总线管理单元分别与本通道内的所有的伺服控制单元连接，以便保证各个通道内的伺服控制单元A和伺服控制单元B同步；
每个通道内的总线管理单元之间相互连接，以便保证各个通道之间同步；
每个通道的伺服控制单元之间相互独立，每个伺服控制单元分别与不同的控制对象连接。
2.根据权利要求1所述的同步系统，其特征在于，
所述同步系统包括通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D；所述通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D均包括总线管理单元、伺服控制单元A和伺服控制单元B，其中：系统总线A、系统总线B、系统总线C和系统总线D分别与通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元连接，其中：
通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元分别与自身的伺服控制单元A和伺服控制单元B连接，以便保证各个通道内的伺服控制单元A和伺服控制单元B同步；
通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元之间相互连接，以便保证各个通道之间同步。
3.根据权利要求2所述的同步系统，其特征在于，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元通过通道内机箱内数据交叉传输总线分别与伺服控制单元A和伺服控制单元B连接，用于传输控制指令。
4.根据权利要求2所述的同步系统，其特征在于，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元通过通道间机箱外数据交叉传输总线相互连接，用于传输控制指令。
5.根据权利要求2所述的同步系统，其特征在于，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D均还包括电源模块PS，每个通道的电源模块PS均分别与对应的总线管理单元、伺服控制单元A和伺服控制单元B连接。
6.根据权利要求2所述的同步系统，其特征在于，系统总线A、系统总线B、系统总线C和系统总线D同步。
7.根据权利要求3所述的同步系统，其特征在于，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元通过通道内CDL分别与伺服控制单元A和伺服控制单元B连接，用于传输控制指令。
8.根据权利要求4所述的同步系统，其特征在于，通道CH_A、通道CH_B、通道CH_C和通道CH_D内的总线管理单元通过通道间CCDL相互连接，用于传输控制指令。
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李育 等: "ARINC659总线多余度容错系统同步技术", 《航空科学技术》 *

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