發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 23:08

　　 飛行控制計(jì)算機(jī)是無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的核心。隨著無人機(jī)任務(wù)復(fù)雜度的提高,對(duì)飛行控制計(jì)算機(jī)的性能和可靠性提出了更高要求。本文在研究分布結(jié)構(gòu)飛行控制計(jì)算機(jī)中以BIT(Build-in Test)為主的故障檢測(cè)框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,提出了一種以模型解析余度、硬件余度、軟件監(jiān)控以及回繞檢測(cè)等BIT結(jié)合的故障檢測(cè)方法。完成了檢測(cè)算法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能配置與邏輯分析。在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)環(huán)境下通過典型故障條件下的功能與性能測(cè)試,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性與有效性。本文首先根據(jù)研究背景、意義和任務(wù)需求,對(duì)目前主流的故障檢測(cè)技術(shù)和性能度量參數(shù)進(jìn)行研究和分析。對(duì)國(guó)內(nèi)外飛行控制系統(tǒng)、飛行控制計(jì)算機(jī)故障檢測(cè)方法和基于BIT的故障檢測(cè)方法的歷史、研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了綜合論述。針對(duì)現(xiàn)有飛行控制計(jì)算機(jī)故障檢測(cè)的難點(diǎn)和不足,確定了本文研究的內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)。其次,通過對(duì)典型分布結(jié)構(gòu)飛行控制計(jì)算機(jī)故障類型的分析研究,確定了以功能單元為主進(jìn)行故障檢測(cè)區(qū)域劃分的方法。綜合飛行控制計(jì)算機(jī)在無人機(jī)不同狀態(tài)下故障檢測(cè)的目標(biāo)特征和方法,通過分析虛警產(chǎn)生原因,設(shè)計(jì)了虛警抑制措施。根據(jù)故障檢測(cè)指標(biāo)要求,分析研究了BIT方法對(duì)目標(biāo)計(jì)算機(jī)硬件、軟件資源和性能需求,設(shè)計(jì)了硬件資源分配策略、軟件功能結(jié)構(gòu)及內(nèi)部總線通信方案。再者,詳細(xì)設(shè)計(jì)基于模型的故障觀測(cè)器作為模型解析余度BIT方法,提出了組合模型解析余度BIT方法,該方法通過兩類故障觀測(cè)器將機(jī)載傳感系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障歸入分布結(jié)構(gòu)飛行控制計(jì)算機(jī)外部故障,在無人機(jī)處于飛行狀態(tài)時(shí)對(duì)外部設(shè)備或接口故障進(jìn)行檢測(cè),完成典型的恒偏差、漸變及突變故障識(shí)別。此外,本文詳細(xì)研究硬件余度BIT、軟件監(jiān)控BIT及回繞檢測(cè)BIT對(duì)功能單元與其處理器、存儲(chǔ)器以及接口等模塊的故障檢測(cè);設(shè)計(jì)了系統(tǒng)發(fā)生故障后采用模型解析余度BIT進(jìn)行故障檢測(cè)重構(gòu)策略。最后,為了驗(yàn)證本文的研究成果,搭建以分布結(jié)構(gòu)飛行控制計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)為核心的實(shí)時(shí)仿真測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái),對(duì)模型解析余度BIT、硬件余度BIT等方法進(jìn)行功能和性能測(cè)試。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析無故障范圍和典型故障的檢測(cè)性能驗(yàn)證本文所提出的故障檢測(cè)方法正確、有效,滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V247.12
【部分圖文】：

圖 1. 1 美軍無人機(jī)墜毀事故在美軍主要無人機(jī)的事故來源統(tǒng)計(jì)中，飛行控制系統(tǒng)故障占到其中的 26%，一旦無人機(jī)控制系統(tǒng)失效，地面操作人員將毫無辦法。因此無人機(jī)的飛行控制環(huán)節(jié)成為制約無人機(jī)可靠性的關(guān)鍵因素。飛行控制計(jì)算機(jī)是飛行控制系統(tǒng)的核心，其完成飛行控制任務(wù)、統(tǒng)一管理和調(diào)度機(jī)

圖 2. 7 雙閾值三狀態(tài)模型值最常用的方法是以 3 倍標(biāo)準(zhǔn)差作為判別標(biāo)準(zhǔn)，其依在[ i 3 i, i+ 3 i]概率為 99.67%[72]，可以認(rèn)為一旦T>T1 T>T2NYYTYNN

三余度CPU單元輸出表決流程圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2882766