[发明专利]一种可配置余度等级的控制律验证平台及方法

说明书

本发明属于飞机控制系统领域，提出一种可配置余度等级的控制律验证平台及方法，验证平台包括：4余度实时仿真节点，软件加载/系统测试计算机，以太网和反射内存网，其中，4余度实时仿真节点由4台功能、性能、接口和组成完全相同的嵌入式计算机构成，运行VxWork实时操作系统；计算机之间通过CCDL进行数据交叉传输，CCDL还包括一路同步电缆，用于仿真节点间的时钟同步管理；实时仿真节点运行飞控系统算法，并通过物理I/O接口输入和输出数据。

技术领域

本发明属于飞机控制系统领域，适用于飞机飞控系统及其它高安全、高可靠领域的多余度控制系统的控制律算法验证。

背景技术

控制律是实现控制系统控制功能的核心逻辑算法。飞控系统的可靠运行是飞行安全的保障，其微小故障都有可能引发飞机灾难性的后果。为了提高飞控系统的可靠性，在元器件基本可靠性一定的前提下，其核心部件如传感器、计算机、作动器等都采用了余度技术。当前，控制律设计阶段的早期验证工作都是通过全数字手段进行的算法仿真，验证的目标仅仅局限在控制算法的正确性上，而对于多余度系统配置所带来的余度管理、数据传输、同步、实时性、多控制通道协调等关键技术不能得到充分验证。

发明内容

本发明的目的：提出一种可配置余度等级的控制律验证平台及方法，满足在控制律设计阶段进行控制律多余度实时系统相关验证的需求。

本发明的技术方案：

一种可配置余度等级的控制律验证平台，包括：

4余度实时仿真节点，软件加载/系统测试计算机，以太网和反射内存网，

其中，4余度实时仿真节点由4台功能、性能、接口和组成完全相同的嵌入式计算机构成，运行VxWork实时操作系统；计算机之间通过CCDL进行数据交叉传输，CCDL还包括一路同步电缆，用于仿真节点间的时钟同步管理；实时仿真节点运行飞控系统算法，并通过物理I/O接口输入和输出数据；

软件加载和系统测试计算机，完成飞行控制算法的matlab/Simulink建模设计，并将算法模型自动转化为C语言实时代码；通过以太网与4余度实时仿真节点连接，将代码同步下载到4余度实时仿真节点，完成嵌入式软件装载，并且监控实时仿真节点中软件运行情况；软件加载和系统测试计算机还通过反射内存网与4余度实时仿真节点连接，用于记录和分析数据。

具体的，实时仿真节点包括：

实时仿真节点由操作系统完成硬件管理、健康检测和任务管理；硬件管理功能完成处理器、存储器、接口电路板的管理与检测；在VxWorks操作系统环境下，飞控算法模型是作为实时任务由任务管理功能完成调度与运行，并且以多任务方式对接口、整体系统运行、硬件驱动、异常处理、任务间通信进行调度与管理；健康检测功能提供处理器和存储器的实时状态监控，以及以太网和反射内存网的状态监控；

通过matlab/Simulink与实时系统接口，将使用Matlab开发的飞控系统算法模型自动生成运行于VxWorks操作系统环境下的实时代码并完成模型下载任务；

监控软件接口，是监控软件与实时仿真节点的软件接口，具备多节点监控能力；监控软件根据实时仿真节点的IP地址区分各个仿真节点；通过监控软件在飞控系统算法建模过程中进行监控点设置，在对飞控系统进行故障仿真时通过监控软件接口完成对控制信号的故障注入；完成模型运行控制、模型数据采集、监控、存储、分析、实时系统运行监控；

飞控系统与外部系统接口，用于飞控系统与模拟器或其他外部仿真系统交联；