一種非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種非相似三余度電氣負(fù)載管理中心，由三余度通道的電氣負(fù)載管理中心，以及輔助控制中心構(gòu)成。三余度通道電氣負(fù)載管理中心的核心控制芯片分別采用兩片DSP及一片F(xiàn)PGA，采用不同的核心控制芯片，導(dǎo)致硬件結(jié)構(gòu)上有較大差別，實現(xiàn)了硬件層面的非相似余度設(shè)計。核心控制芯片均采用DSP的兩個余度在軟件設(shè)計方面采用不同的編程語言及算法，實現(xiàn)了軟件層面的非相似余度設(shè)計。三余度通道電氣負(fù)載管理中心同步采集數(shù)據(jù)，生成電氣負(fù)載控制指令，通過輔助控制中心進行表決，被使能的一通道電氣負(fù)載管理中心工作，其他通道關(guān)閉。本發(fā)明采用非相似余度設(shè)計，可以減少同態(tài)故障，提高系統(tǒng)的任務(wù)可靠性，具有較高的實用價值。
【專利說明】一種非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到機載配電技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)等方面，屬于航空電氣系統(tǒng)領(lǐng)域。具體涉及一種基于DSP和FPGA的非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心，可應(yīng)用于無人機機載配電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來多電/全電飛機的快速發(fā)展，電氣機載設(shè)備大幅度增加，這對飛機的配電系統(tǒng)提出了更高的要求。為適應(yīng)多電/全電飛機的配電需求，目前主要采用的是先進的固態(tài)配電和負(fù)載的自動管理技術(shù)以實現(xiàn)飛機的自動配電。自動配電系統(tǒng)是指以飛機電氣系統(tǒng)處理機為控制系統(tǒng)，采用多路傳輸技術(shù)，通過匯流條控制器、負(fù)載管理中心、電氣遠程終端、固態(tài)功率控制器、大電流機電混合式功率控制器對飛機電氣負(fù)載進行自動管理的配電系統(tǒng)。自動配電系統(tǒng)通過智能管理和固態(tài)功率控制器的聯(lián)合應(yīng)用，由座艙內(nèi)的綜合顯示裝置顯示系統(tǒng)狀態(tài)，微型計算機代替了飛行人員的操作，每個固態(tài)功率控制器接通或斷開電氣負(fù)載必須按負(fù)載要求的邏輯方程進行，飛機上每個電氣負(fù)載都對應(yīng)一個邏輯控制方程。自動配電系統(tǒng)在減輕配電系統(tǒng)的重量，實現(xiàn)負(fù)載自動管理，保證供電的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的容錯能力和可靠性方面具有優(yōu)勢。
[0003]電氣負(fù)載管理中心是多電/全電飛機自動配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它的作用是保證飛機上所有用電設(shè)備連續(xù)的提供滿足規(guī)定技術(shù)性能的電能，保證用電設(shè)備的正常工作，若供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠及時的按照預(yù)定的方案進行容錯處理。它利用智能模塊來代替飛行人員的操作，進行自動控制和負(fù)載管理，可大大減少配電系統(tǒng)的電纜長度以及飛行人員的負(fù)擔(dān)，改善現(xiàn)有的配電方式和負(fù)載管理方法。
[0004]為了提高配電系統(tǒng)的可靠性，電氣負(fù)載管理中心多采用余度設(shè)計，比較常見的是相似余度設(shè)計。相似余度是指各余度通道使用相同結(jié)構(gòu)的軟硬件設(shè)計，雖然相似余度設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，降低了開發(fā)成本，但是由于各余度通道之間的耦合十分緊密，容易發(fā)生同態(tài)故障，即在某種特定的工作狀態(tài)和工作環(huán)境下各余度同時失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心，應(yīng)用于無人機機載配電系統(tǒng)，有效的減少了機載電氣負(fù)載管理中心的同態(tài)故障，提高了系統(tǒng)的任務(wù)可靠性。
[0006]本發(fā)明三余度電氣負(fù)載管理中心，具有三個余度，以及一個輔助控制系統(tǒng)。
[0007]令三個余度分別為ELMC1、ELMC2與ELMC3 ;其中，ELMCl、ELMC2的核心控制芯片均采用一片DSP ；ELMC3的核心控制芯片采用一片F(xiàn)PGA。
[0008]ELMCl、ELMC2 與 ELMC3 均用來實現(xiàn):
[0009]a、采集SSPC的狀態(tài)信息，包括開關(guān)狀態(tài)信息、負(fù)載狀態(tài)信息以及跳閘狀態(tài)信息，并生成SSPC所對應(yīng)的負(fù)載狀態(tài)方程。[0010]b、接收PSP發(fā)送的負(fù)載請求供電標(biāo)志位，并生成相應(yīng)的電源請求方程；根據(jù)不同供電狀態(tài)下的負(fù)載的供電優(yōu)先級不同，在電氣負(fù)載管理系統(tǒng)提前定義好負(fù)載管理優(yōu)先級方程；根據(jù)電源請求方程和負(fù)載管理優(yōu)先級，以及SSPC的負(fù)載狀態(tài)方程，生成其電氣負(fù)載控制方程，得到電氣負(fù)載控制信號，即SSPC的開通關(guān)斷命令，并向各個SSPC發(fā)送對應(yīng)的開通或關(guān)斷指令，控制各個SSPC的開通或關(guān)斷。
[0011]C、向PSP傳輸SSPC的狀態(tài)信息。
[0012]所述輔助控制系統(tǒng)的核心控制芯片采用一片F(xiàn)PGA，用來對ELMC1、ELMC2中的DSP，及ELMC3中FPGA發(fā)送同步信號，使ELMCl、ELMC2、ELMC3三余度實現(xiàn)任務(wù)級同步，即同步采集SSPC狀態(tài)信息，同步接收PSP的電源請求指令；且當(dāng)ELMC1、ELMC2、ELMC3生成負(fù)載控制信號之后，分別向輔助控制系統(tǒng)發(fā)送準(zhǔn)備就緒指令；待輔助控制系統(tǒng)接受到ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送的準(zhǔn)備就緒指令后，向ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送傳輸指令，此時ELMC1、ELMC2、ELMC3向輔助控制系統(tǒng)傳輸生成的負(fù)載控制信號，輔助控制系統(tǒng)通過表決系統(tǒng)，對ELMC1、ELMC2、ELMC3傳輸?shù)呢?fù)載控制信號進行表決，得到ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能信號，控制ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能和關(guān)斷。
[0013]所述ELMCl與ELMC2采用不同的編程語言實現(xiàn)功能，ELMCl中DSP的串行通信接口的發(fā)送器操作和接收器操作采用中斷方式來完成；ELMC2中DSP的串行通信接口的發(fā)送器操作和接收器操作采用查詢方式來完成。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點為:
[0015]1、本發(fā)明非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心，其中，兩余度電氣負(fù)載管理中心的核心控制芯片采用DSP，另外一余度則采用FPGA，實現(xiàn)硬件層面上的非相似余度設(shè)計；而核心控制芯片為DSP的兩個余度則采用不同的語言編程，不同的算法實現(xiàn)軟件功能，實現(xiàn)了軟件層面的非相似余度設(shè)計，可以有效的減少電氣負(fù)載管理中心的同態(tài)故障，提高系統(tǒng)的任務(wù)可靠性；
[0016]2、本發(fā)明非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心，其中，輔助控制系統(tǒng)中的表決系統(tǒng)采用三余度電氣負(fù)載管理中心的負(fù)載控制信號進行表決；三個余度通過RS422通訊方式采集供電系統(tǒng)處理機以及的固態(tài)功率控制器的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過電氣負(fù)載控制方程得到負(fù)載控制信號，將負(fù)載控制信號直接傳輸?shù)截?fù)載控制系統(tǒng)，進行三余度表決，有利于得到更為準(zhǔn)確的負(fù)載控制信號，快速地向固態(tài)功率控制器發(fā)送控制指令。
[0017]說明書附圖
[0018]圖1為本發(fā)明非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心中，余度ELMCl和余度ELMC2的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖3為本發(fā)明非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心，余度ELMC3的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖4為本發(fā)明非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心工作流程圖；
[0022]圖5為本發(fā)明非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心，在三個余度均有效的情況下表決方式流程圖；
[0023]圖6為本發(fā)明非相似三余度機載電氣負(fù)載管理中心，在二個余度有效的情況下表決方式流程圖。【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作出進一步的詳細(xì)說明。
[0025]本發(fā)明非相似三余度電氣負(fù)載管理中心通過RS422總線與供電系統(tǒng)處理機(PSP)以及固態(tài)功率控制器(SSPC)實現(xiàn)通訊，如圖1所示。所述非相似三余度電氣負(fù)載管理中心具有ELMCl、ELMC2和ELMC3三個余度，還包括一個輔助控制系統(tǒng)。
[0026]其中，ELMCU ELMC2的核心控制芯片均采用一個DSP，具體型號為TMS320F28335。ELMC3的核心控制芯片采用一個FPGA，具體型號為EP4CE30F23I7。ELMCU ELMC2與ELMC3功能相同，包括:
[0027]a、采集SSPC的狀態(tài)信息，包括開關(guān)狀態(tài)信息、負(fù)載狀態(tài)信息以及跳閘狀態(tài)信息，并生成SSPC所對應(yīng)的負(fù)載狀態(tài)方程；
[0028]b、接收PSP發(fā)送的負(fù)載請求供電標(biāo)志位，并生成相應(yīng)的電源請求方程；根據(jù)不同供電狀態(tài)下的負(fù)載的供電優(yōu)先級不同，在電氣負(fù)載管理中心提前定義好負(fù)載管理優(yōu)先級方程；根據(jù)電源請求方程和負(fù)載管理優(yōu)先級，以及SSPC的負(fù)載狀態(tài)方程，生成其電氣負(fù)載控制方程，得到電氣負(fù)載控制信號，即SSPC的開通關(guān)斷命令，并向各個SSPC發(fā)送對應(yīng)的開通或關(guān)斷指令，控制其開通或關(guān)斷。
[0029]C、向PSP傳輸SSPC的狀態(tài)信息(開通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài))，以供飛行人員查看負(fù)載的狀態(tài)。
[0030]上述ELMCl、ELMC2與ELMC3中，ELMCl與ELMC2采用相同的控制芯片，而ELMC3采用與ELMC1、ELMC2不同的核心控制芯片，因此具有不同的硬件電路；由此，實現(xiàn)了 ELMC3與ELMCl和ELMC2間硬件層面上的非相似設(shè)計。ELMCl與ELMC2分別采用不同的軟件編程語言及操作方式實現(xiàn)自身功能；其中，ELMCl的軟件編程語言采用C語言，其DSP的串行通信接口的發(fā)送器操作和接收器操作采用中斷方式來完成；ELMC2的軟件編程語言采用C++語言，其DSP的串行通信接口的發(fā)送器操作和接收器操作采用查詢方式來完成，由此，實現(xiàn)了ELMCl和ELMC2軟件層面上的非相似余度設(shè)計。
[0031]如圖2、圖3所示，ELMCl、ELMC2與ELMC3中均還包括有電源模塊、外擴存儲模塊、RS422通訊模塊、信息交互傳輸模塊；且ELMCl與ELMC2中均還具有CAN通訊接口模塊。
[0032]其中，ELMCl、ELMC2中的電源模塊核心芯片均采用雙路輸出低壓差電壓調(diào)整器芯片TPS767D301，可將直流+5V電源轉(zhuǎn)換為+3.3V和+1.9V兩路直流電源，分別為ELMCl、ELMC2中的DSP及其它模塊提供電源。ELMC3中的電源模塊核心芯片由兩片電壓轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；其中一片型號為TPS70445，可將+5V直流電源轉(zhuǎn)換為+3.3V和+1.2V電源，為FPGA及其它模塊提供電源；另一片型號為AMS1117_2.5，可將+5V直流電源轉(zhuǎn)換為+2.5V電源，為FPGA提供+2.5V電源。
[0033]ELMCl、ELMC2中的信息交互傳輸模塊由DSP的I/O接口構(gòu)成，用來實現(xiàn)ELMCl與ELMC2中的DSP與輔助控制系統(tǒng)的信息交互傳輸；ELMC3中的信息交互傳輸模塊由FPGA的I/O接口構(gòu)成，用來實現(xiàn)ELMC3中的FPGA與輔助控制系統(tǒng)的信息交互傳輸。
[0034]ELMCl、ELMC2中的CAN通訊模塊主要由DSP的eCAN通訊外設(shè)構(gòu)成，用來通過CAN通訊串口實現(xiàn)ELMCl與ELMC2中的DSP與上位機的通訊；ELMC3中通過FPGA的I/O接口及軟件編程實現(xiàn)與上位機的RS232串口通訊；由此通過可以在線實時觀察各SSPC的狀態(tài)信息。ELMC1、ELMC2與ELMC3中的RS422通訊模塊均具有PSP通訊部分與SSPC通訊部分，分別實現(xiàn)ELMCl、ELMC2和ELMC3與PSP和SSPC間進行通訊。上述ELMCl與ELMC2中的PSP通訊部分與SSPC通訊部分均由DSP的串行通信接口(SCI)以及信號轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；ELMC3中的PSP通訊部分與SSPC通訊部分均由FPGA的I/O接口以及信號轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。上述ELMCl、ELMC2與ELMC3中PSP通訊部分與SSPC通訊部分的信號轉(zhuǎn)換電路核心芯片均采用可編程多協(xié)議收發(fā)器MAX3160，分別實現(xiàn)ELMC1、ELMC2中的DSP，以及ELMC3中FPGA的通用異步收發(fā)傳輸器(UART)和RS422協(xié)議之間的信號轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)ELMCl、ELMC2和ELMC3與PSP和SSPC的RS422通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
[0035]ELMC1、ELMC2的外擴存儲模塊由DSP的外部接口模塊(XINTF)和外部存儲芯片兩部分構(gòu)成，用于存儲ELMC1、ELMC2中DSP采集的SSPC狀態(tài)信息。ELMC3的外擴存儲模塊主要由FPGA的I/O接口和外部存儲芯片兩部分構(gòu)成，用于存儲ELMC3中FPGA采集的SSPC狀態(tài)信息。所述ELMC1、ELMC2與ELMC3中的外擴存儲模塊采用512K異步COMS靜態(tài)隨機存取存儲器IS61LV51216芯片，實現(xiàn)采集的SSPC的狀態(tài)信息存入存儲器，也可隨時讀取查看歷史息。
[0036]所述輔助控制系統(tǒng)的核心控制芯片采用一片F(xiàn)PGA，具體型號為EP4CE30F23I7，用來對ELMC1、ELMC2中的DSP，及ELMC3中FPGA發(fā)送同步信號，使ELMC1、ELMC2、ELMC3三余度實現(xiàn)任務(wù)級同步，即同步采集SSPC狀態(tài)信息，同步接收PSP的電源請求指令。當(dāng)ELMCl、ELMC2、ELMC3生成負(fù)載控制信號之后，分別向輔助控制系統(tǒng)發(fā)送準(zhǔn)備就緒指令；待輔助控制系統(tǒng)接受到ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送的準(zhǔn)備就緒指令后，向ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送傳輸指令，此時ELMC1、ELMC2、ELMC3向輔助控制系統(tǒng)傳輸生成的負(fù)載控制信號，輔助控制系統(tǒng)通過表決系統(tǒng)，對ELMC1、ELMC2、ELMC3傳輸?shù)呢?fù)載控制信號進行表決，得到ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能信號，控制ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能和關(guān)斷。
[0037]如圖4所示，本發(fā)明三余度電氣負(fù)載管理中心的工作過程為: [0038]在三余度電氣負(fù)載管理中心啟動后，ELMC1、ELMC2、ELMC3分別開始執(zhí)行自檢測程序，若不成功則重新自檢測；直至自檢測成功后，ELMC1、ELMC2、ELMC3分別向輔助控制系統(tǒng)發(fā)送各自的狀態(tài)指令，表明各自接收數(shù)據(jù)就緒；待ELMCl、ELMC2、ELMC3接受數(shù)據(jù)就緒之后，輔助控制系統(tǒng)向ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送數(shù)據(jù)采集控制指令，此時，ELMCU ELMC2、ELMC3同步采集PSP發(fā)出的負(fù)載請求供電標(biāo)志位，各個SSPC的開關(guān)狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)及跳閘狀態(tài)。ELMCU ELMC2、ELMC3分別由負(fù)載請求供電標(biāo)志位R，結(jié)合電源請求方程得到電源請求標(biāo)志位Z ;并由各SSPC開關(guān)狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)及跳閘狀態(tài)，結(jié)合負(fù)載狀態(tài)方程得到各SSPC的電氣負(fù)載狀態(tài)標(biāo)志位F ;并根據(jù)在ELMC1、ELMC2、ELMC3中提前定義的電氣負(fù)載供電優(yōu)先級表，得到各SSPC負(fù)載管理優(yōu)先級P。通過電氣負(fù)載控制方程:
[0039]C = F*P*Z
[0040]得到各個SSPC的負(fù)載控制信號C ;負(fù)載控制信號C中每個SSPC的開通關(guān)斷是由其控制標(biāo)志位(I或O)決定。因此多個SSPC時，他們的控制標(biāo)志位為一個數(shù)據(jù)串，如0010001101001100……(位數(shù)不定，取決于SSPC個數(shù))，每一位分別代表一個SSPC的控制標(biāo)志位。
[0041]當(dāng)ELMC1、ELMC2、ELMC3生成負(fù)載控制信號之后，分別向輔助控制系統(tǒng)發(fā)送準(zhǔn)備就緒指令；ELMC1、ELMC2、ELMC3分別向輔助控制系統(tǒng)發(fā)送各自的狀態(tài)信息，表明傳輸負(fù)載控制信號就緒，待ELMC1、ELMC2、ELMC3全部就緒之后，輔助控制系統(tǒng)分別向ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸控制指令；此時，ELMCl、ELMC2、ELMC3將各自得到的負(fù)載控制信號發(fā)送至輔助控制系統(tǒng)，輔助控制系統(tǒng)通過表決系統(tǒng)對接受到的負(fù)載控制信號同時進行表決，得到表決結(jié)果，即:ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能和關(guān)斷信號。輔助控制系統(tǒng)分別向ELMCl、ELMC2、ELMC3發(fā)出使能或關(guān)斷信號，控制ELMC1、ELMC2、ELMC3中被使能的余度向SSPC發(fā)送負(fù)載控制信號，向PSP發(fā)送各個SSPC的狀態(tài)信息。而ELMC1、ELMC2、ELMC3中被關(guān)斷的余度不向各個SSPC發(fā)送負(fù)載控制信號，也不向PSP發(fā)送各個SSPC的狀態(tài)信息，但其它功能依然正常執(zhí)行。
[0042]如圖5所示，令ELMC1、ELMC2、ELMC3生成的負(fù)載控制信號為Cl、C2、C3，對輔助控制系統(tǒng)的表決系統(tǒng)設(shè)計進行說明:
[0043]令ELMC1、ELMC2、ELMC3 的優(yōu)先級定義為 ELMC1>ELMC2>ELMC3。ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能信號E定義為一個八位的二進制數(shù)據(jù)，其第5、3、1位分別表示ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能標(biāo)志位，I表示該余度使能，O表示該余度關(guān)斷。三余度故障檢測信號G定義為一個八位的二進制數(shù)據(jù)，其第6和5、4和3、2和I位分別表示ELMC1、ELMC2、ELMC3的故障檢測標(biāo)志位，00表示該余度正常；01表示該余度暫時性故障，需進行應(yīng)答檢測；11表示該余度永久性故障，需要切斷。
[0044]由此在ELMC1、ELMC2、ELMC3均有效時:對ELMC1、ELMC2、ELMC3生成的負(fù)載控制信號C1、C2、C3進行表決，具體如下:
[0045]若C1=C2=C3，則根據(jù) ELMCl、ELMC2、ELMC3 的優(yōu)先級，使能 ELMCl，關(guān)斷 ELMC2、ELMC3,使能信號 E=OOO 10000。
[0046]若C1=C2 幸 C3,則根據(jù) ELMCl、ELMC2、ELMC3 的優(yōu)先級，使能 ELMCl，關(guān)斷 ELMC2、ELMC3，E=OOO 10000。同時，判定ELMC3出現(xiàn)暫時性故障，輔助控制系統(tǒng)向ELMC3發(fā)出故障檢測信號G=00000001 ；ELMC3接收到故障檢測信號后，向輔助控制系統(tǒng)反饋應(yīng)答信號，若應(yīng)答信號正確，則恢復(fù)故障檢測信號G=00000000，不予切斷ELMC3的RS422通訊模塊。若應(yīng)答信號錯誤，則判斷ELMC3永久故障，G=00000011，切斷ELMC3的RS422通訊模塊，ELMC3失效。下一周期時，表決系統(tǒng)進入ELMCl和ELMC2的兩余度表決。
[0047]若C1=C3 Φ C2,則根據(jù) ELMCl、ELMC2、ELMC3 的優(yōu)先級，使能 ELMCl，關(guān)斷 ELMC2、ELMC3，E=OOO 10000。同時，判定ELMC2出現(xiàn)暫時性故障，輔助控制系統(tǒng)向ELMC2發(fā)出故障檢測信號G=00000100 ；ELMC2接收到故障檢測信號后，向輔助控制系統(tǒng)反饋應(yīng)答信號，若應(yīng)答信號正確，則恢復(fù)故障檢測信號G=00000000，不予切斷ELMC2的RS422通訊模塊。若應(yīng)答信號錯誤，則判斷ELMC2永久故障，G=00001100，切斷ELMC2的RS422通訊模塊，ELMC2失效。下一周期時，表決系統(tǒng)進入ELMCl和ELMC3的兩余度表決。
[0048]C2=C3 關(guān) Cl，則根據(jù) ELMCl、ELMC2、ELMC3 的優(yōu)先級，使能 ELMC2，關(guān)斷 ELMCl、ELMC3，E=OOOOO 100。同時，判定ELMCl出現(xiàn)暫時性故障，輔助控制系統(tǒng)向ELMC2發(fā)出故障檢測信號G=00010000 ；ELMCI接收到故障檢測信號后，向輔助控制系統(tǒng)反饋應(yīng)答信號，若應(yīng)答信號正確，則恢復(fù)故障檢測信號G=00000000，不予切斷ELMCl的RS422通訊模塊。若應(yīng)答信號錯誤，則判斷ELMCl永久故障，G=00110000，切斷ELMCl的RS422通訊模塊，ELMCl失效。下一周期時，表決系統(tǒng)進入ELMC2和ELMC3的兩余度表決。
[0049]若Cl古C2古C3，輔助控制系統(tǒng)暫時不發(fā)送使能信號，則ELMC1、ELMC2、ELMC3均出現(xiàn)暫時性故障，此時，輔助控制系統(tǒng)分別向ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送檢測信號G=00010101，對ELMC1、ELMC2、ELMC3進行應(yīng)答檢測，由ELMC1、ELMC2、ELMC3向輔助控制系統(tǒng)反饋應(yīng)答信號，切斷ELMCl、ELMC2、ELMC3中應(yīng)答信號錯誤的余度。若ELMCl、ELMC2、ELMC3中的兩個應(yīng)答錯誤，則應(yīng)答信號正確的余度使能；若ELMCl、ELMC2、ELMC3均應(yīng)答錯誤，則全部關(guān)斷ELMC1、ELMC2、ELMC3 ;若ELMC1、ELMC2、ELMC3中的一個余度應(yīng)答錯誤，則進入下一周期，表決系統(tǒng)進入兩余度表決。
[0050]如圖6所示，所述兩余度的表決如下:
[0051]令兩個有效余度為ELMCl與ELMC2，由此，
[0052]若C1=C2，則使能 ELMC1，關(guān)斷 ELMC2，使能信號 E=00010000。
[0053]若Cl古C2，則輔助控制系統(tǒng)暫時不發(fā)送使能信號，先判定ELMCl與ELMC2均出現(xiàn)暫時性故障，對ELMCl與ELMC2發(fā)送故障檢測信號G=00010111，進行應(yīng)答檢測，關(guān)斷應(yīng)答錯誤的余度。
【權(quán)利要求】
1.一種非相似三余度電氣負(fù)載管理中心，其特征在于:具有三個余度，以及一個輔助控制系統(tǒng)； 令三個余度分別為ELMC1、ELMC2與ELMC3 ;其中，ELMCl、ELMC2的核心控制芯片均采用一個DSP ；ELMC3的核心控制芯片采用一個FPGA ； 上述ELMCl、ELMC2與ELMC3均用來實現(xiàn): a、采集SSPC的狀態(tài)信息，包括開關(guān)狀態(tài)信息、負(fù)載狀態(tài)信息以及跳閘狀態(tài)信息，并生成SSPC所對應(yīng)的負(fù)載狀態(tài)方程； b、接收PSP發(fā)送的負(fù)載請求供電標(biāo)志位，并生成相應(yīng)的電源請求方程；根據(jù)不同供電狀態(tài)下的負(fù)載的供電優(yōu)先級不同，在電氣負(fù)載管理系統(tǒng)提前定義好負(fù)載管理優(yōu)先級方程；根據(jù)電源請求方程和負(fù)載管理優(yōu)先級，以及SSPC的負(fù)載狀態(tài)方程，生成其電氣負(fù)載控制方程，得到電氣負(fù)載控制信號，即SSPC的開通關(guān)斷命令，并向各個SSPC發(fā)送對應(yīng)的開通或關(guān)斷指令，控制各個SSPC的開通或關(guān)斷； C、向PSP傳輸SSPC的狀態(tài)信息； 所述輔助控制系統(tǒng)的核心控制芯片采用一片F(xiàn)PGA，用來對ELMC1、ELMC2中的DSP，及ELMC3中FPGA發(fā)送同步信號，使ELMCl、ELMC2、ELMC3三余度實現(xiàn)任務(wù)級同步，即同步采集SSPC狀態(tài)信息，同步接收PSP的電源請求指令；且當(dāng)ELMC1、ELMC2、ELMC3生成負(fù)載控制信號之后，分別向輔助控制系統(tǒng)發(fā)送準(zhǔn)備就緒指令；待輔助控制系統(tǒng)接受到ELMCl、ELMC2、ELMC3發(fā)送的準(zhǔn)備就緒指令后，向ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送傳輸指令，此時ELMC1、ELMC2、ELMC3向輔助控制系統(tǒng)傳輸生成的負(fù)載控制信號，輔助控制系統(tǒng)通過表決系統(tǒng)，對ELMC1、ELMC2、ELMC3傳輸?shù)呢?fù)載控制信號進行表決，得到ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能信號，控制ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能和關(guān)斷。 所述ELMCl與ELMC2采用 不同的編程語言實現(xiàn)功能，ELMCl中DSP的串行通信接口的發(fā)送器操作和接收器操作采用中斷方式來完成；ELMC2中DSP的串行通信接口的發(fā)送器操作和接收器操作采用查詢方式來完成。
2.如權(quán)利要求1所述一種非相似三余度電氣負(fù)載管理中心，其特征在于:所述表決系統(tǒng)的表決方式為: 令 ELMCl、ELMC2、ELMC3 生成的負(fù)載控制信號為 Cl、C2、C3 ;ELMC1、ELMC2、ELMC3 的優(yōu)先級定義為 ELMCl>ELMC2>ELMC3 ； 在ELMCl、ELMC2、ELMC3均有效時:對ELMC1、ELMC2、ELMC3生成的負(fù)載控制信號C1、C2、C3進行表決: 若 C1=C2=C3，則使能 ELMCl，關(guān)斷 ELMC2、ELMC3 ； 若C1=C2 Φ C3，則使能ELMC1，關(guān)斷ELMC2、ELMC3 ;同時，判定ELMC3出現(xiàn)暫時性故障，輔助控制系統(tǒng)向ELMC3發(fā)出故障檢測信號；ELMC3接收到故障檢測信號后，向輔助控制系統(tǒng)反饋應(yīng)答信號，若應(yīng)答信號正確，則恢復(fù)故障檢測信號，不予切斷ELMC3的RS422通訊模塊。若應(yīng)答信號錯誤，則判斷ELMC3永久故障，切斷ELMC3的RS422通訊模塊，ELMC3失效；則在下一周期時，表決系統(tǒng)進入ELMCl和ELMC2的兩余度表決； 若 C1=C3 幸 C2,則根據(jù) ELMC1、ELMC2、ELMC3 的優(yōu)先級，使能 ELMCl，關(guān)斷 ELMC2、ELMC3 ；同時，判定ELMC2出現(xiàn)暫時性故障，輔助控制系統(tǒng)向ELMC2發(fā)出故障檢測信號；ELMC2接收到故障檢測信號后，向輔助控制系統(tǒng)反饋應(yīng)答信號，若應(yīng)答信號正確，則恢復(fù)故障檢測信號不予切斷ELMC2的RS422通訊模塊。若應(yīng)答信號錯誤，則判斷ELMC2永久故障，切斷ELMC2的RS422通訊模塊，ELMC2失效；則在下一周期時，表決系統(tǒng)進入ELMCl和ELMC3的兩余度表決； C2=C3 幸 Cl，則根據(jù) ELMC1、ELMC2、ELMC3 的優(yōu)先級，使能 ELMC2，關(guān)斷 ELMCl、ELMC3 ;同時，判定ELMCl出現(xiàn)暫時性故障，輔助控制系統(tǒng)向ELMC2發(fā)出故障檢測信號；ELMC1接收到故障檢測信號后，向輔助控制系統(tǒng)反饋應(yīng)答信號，若應(yīng)答信號正確，則恢復(fù)故障檢測信號，不予切斷ELMCl的RS422通訊模塊；若應(yīng)答信號錯誤，則判斷ELMCl永久故障，切斷ELMCl的RS422通訊模塊，ELMCl失效；在下一周期時，表決系統(tǒng)進入ELMC2和ELMC3的兩余度表決; 若Cl古C2古C3，輔助控制系統(tǒng)暫時不發(fā)送使能信號，則ELMC1、ELMC2、ELMC3均出現(xiàn)暫時性故障，此時，輔助控制系統(tǒng)分別向ELMC1、ELMC2、ELMC3發(fā)送檢測信號，對ELMCl、ELMC2、ELMC3進行應(yīng)答檢測，由ELMC1、ELMC2、ELMC3向輔助控制系統(tǒng)反饋應(yīng)答信號，切斷ELMC1、ELMC2、ELMC3中應(yīng)答信號錯誤的通道；若ELMC1、ELMC2、ELMC3中的兩個應(yīng)答錯誤，則應(yīng)答信號正確的余度使能；若ELMC1、ELMC2、ELMC3均應(yīng)答錯誤，則全部關(guān)斷ELMC1、ELMC2、ELMC3 ；若ELMCl、ELMC2、ELMC3中的一個余度應(yīng)答錯誤，則進入下一周期，表決系統(tǒng)進入兩余度表決; 所述兩余度的表決如下: 令兩個有效余度為ELMCl與ELMC2 ； 若C1=C2，則使能ELMCl，關(guān)斷ELMC2 ； 若Cl古C2，則輔助控制系統(tǒng)暫時不發(fā)送使能信號，先判定ELMCl與ELMC2均出現(xiàn)暫時性故障，對ELMCl與ELMC2發(fā)送故障檢測信號，進行應(yīng)答檢測，關(guān)斷應(yīng)答錯誤的余度。
【文檔編號】G05B19/418GK103869781SQ201410097701
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】郭宏, 匡曉霖, 徐金全, 陳從強 申請人:北京航空航天大學(xué)