分布结构飞行控制计算机BIT故障检测方法研究

发布时间：2020-11-13 23:08

　　 飞行控制计算机是无人机飞行控制系统的核心。随着无人机任务复杂度的提高,对飞行控制计算机的性能和可靠性提出了更高要求。本文在研究分布结构飞行控制计算机中以BIT(Build-in Test)为主的故障检测框架结构基础上,提出了一种以模型解析余度、硬件余度、软件监控以及回绕检测等BIT结合的故障检测方法。完成了检测算法结构设计、功能配置与逻辑分析。在实验样机环境下通过典型故障条件下的功能与性能测试,验证了设计结果的正确性与有效性。本文首先根据研究背景、意义和任务需求,对目前主流的故障检测技术和性能度量参数进行研究和分析。对国内外飞行控制系统、飞行控制计算机故障检测方法和基于BIT的故障检测方法的历史、研究现状与发展趋势进行了综合论述。针对现有飞行控制计算机故障检测的难点和不足,确定了本文研究的内容和关键技术。其次,通过对典型分布结构飞行控制计算机故障类型的分析研究,确定了以功能单元为主进行故障检测区域划分的方法。综合飞行控制计算机在无人机不同状态下故障检测的目标特征和方法,通过分析虚警产生原因,设计了虚警抑制措施。根据故障检测指标要求,分析研究了BIT方法对目标计算机硬件、软件资源和性能需求,设计了硬件资源分配策略、软件功能结构及内部总线通信方案。再者,详细设计基于模型的故障观测器作为模型解析余度BIT方法,提出了组合模型解析余度BIT方法,该方法通过两类故障观测器将机载传感系统和执行机构故障归入分布结构飞行控制计算机外部故障,在无人机处于飞行状态时对外部设备或接口故障进行检测,完成典型的恒偏差、渐变及突变故障识别。此外,本文详细研究硬件余度BIT、软件监控BIT及回绕检测BIT对功能单元与其处理器、存储器以及接口等模块的故障检测;设计了系统发生故障后采用模型解析余度BIT进行故障检测重构策略。最后,为了验证本文的研究成果,搭建以分布结构飞行控制计算机实验样机为核心的实时仿真测试验证平台,对模型解析余度BIT、硬件余度BIT等方法进行功能和性能测试。通过对试验数据统计分析无故障范围和典型故障的检测性能验证本文所提出的故障检测方法正确、有效,满足设计目标。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V247.12
【部分图文】：

图 1. 1 美军无人机坠毁事故在美军主要无人机的事故来源统计中，飞行控制系统故障占到其中的 26%，一旦无人机控制系统失效，地面操作人员将毫无办法。因此无人机的飞行控制环节成为制约无人机可靠性的关键因素。飞行控制计算机是飞行控制系统的核心，其完成飞行控制任务、统一管理和调度机

图 2. 7 双阈值三状态模型值最常用的方法是以 3 倍标准差作为判别标准，其依在[ i 3 i, i+ 3 i]概率为 99.67%[72]，可以认为一旦T>T1 T>T2NYYTYNN

三余度CPU单元输出表决流程图
【参考文献】

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本文编号：2882766