本發(fā)明屬于航空供電控制，具體涉及一種應(yīng)用于飛機(jī)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可靠性冗余控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、飛機(jī)供電電網(wǎng)一般由多路主匯流條和多路電源組成，供電處理機(jī)在工作過程中需要根據(jù)飛機(jī)不同工作場景切換飛機(jī)供電模式，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)電網(wǎng)地面電源、應(yīng)急電源及主電源之間的供電轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)兩路主匯流條及應(yīng)急匯流條的連通控制和過流保護(hù)；通過電源狀態(tài)分析，控制主匯流條上大功率負(fù)載設(shè)備的供電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電能的合理分配，降低電源系統(tǒng)超載風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，為保證機(jī)載設(shè)備的正常工作，供電電網(wǎng)在電源切換時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)控制響應(yīng)時(shí)間不大于10ms，以滿足飛機(jī)供電匯流條上斷電時(shí)間不大于50ms的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、因此，需要為供電處理機(jī)設(shè)計(jì)一種高可靠性冗余控制系統(tǒng)架構(gòu)，同時(shí)滿足飛機(jī)供電系統(tǒng)控制邏輯快速響應(yīng)和極高的供電可靠性和安全性要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：根據(jù)飛機(jī)供電系統(tǒng)對供電可靠性和安全性要求設(shè)計(jì)一種冗余控制系統(tǒng)。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于飛機(jī)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可靠性冗余控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該方法通過dsp+雙路fpga控制模塊的雙余度架構(gòu)模式設(shè)計(jì)冗余控制系統(tǒng)，雙路fpga控制模塊為雙余度a、b控制模塊，包括主控模塊和備控模塊，dsp作為第三方監(jiān)控端實(shí)現(xiàn)對雙路fpga控制模塊的狀態(tài)監(jiān)控及主控模塊與備控模塊的切換。

5、本發(fā)明還提供了一種利用所述方法設(shè)計(jì)得到的應(yīng)用于飛機(jī)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可靠性冗余控制系統(tǒng)。

6、本發(fā)明還提供了一種基于所述系統(tǒng)設(shè)計(jì)的飛機(jī)供電電網(wǎng)。

7、(三)有益效果

8、本發(fā)明采用dsp+雙路fpga的雙余度架構(gòu)模式，雙路fpga芯片d1和d2作為主控模塊和備控模塊實(shí)現(xiàn)雙冗余控制，dsp微處理芯片d3作為第三方監(jiān)控端實(shí)現(xiàn)對雙路fpga的狀態(tài)監(jiān)控及主/備使能的切換控制。系統(tǒng)正常工作時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速邏輯控制響應(yīng)，并且有效避免雙余度控制模塊競爭輸出；當(dāng)任一模塊或多路模塊出現(xiàn)故障時(shí)可穩(wěn)定在系統(tǒng)安全狀態(tài)，避免出現(xiàn)匯流條斷電的情況發(fā)生。此控制系統(tǒng)架構(gòu)清晰，狀態(tài)監(jiān)控及主/備使能控制邏輯簡單可靠，是一個(gè)具有很好使用和推廣價(jià)值的雙余度架構(gòu)模式。該系統(tǒng)已應(yīng)用在某型飛機(jī)供電處理機(jī)的控制系統(tǒng)電路中，控制效果良好，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠性高，具有很好推廣使用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種應(yīng)用于飛機(jī)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可靠性冗余控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法通過dsp+雙路fpga控制模塊的雙余度架構(gòu)模式設(shè)計(jì)冗余控制系統(tǒng)，雙路fpga控制模塊為雙余度a、b控制模塊，包括主控模塊和備控模塊，dsp作為第三方監(jiān)控端實(shí)現(xiàn)對雙路fpga控制模塊的狀態(tài)監(jiān)控及主控模塊與備控模塊的切換。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)為包括雙路fpga控制模塊d1、d2以及第三方監(jiān)控端dsp微處理芯片d3三個(gè)部分；其中，d1和d2，分別實(shí)現(xiàn)主控和備控，主控模塊d1享有控制優(yōu)先權(quán)，備控模塊d2以熱備份的方式實(shí)現(xiàn)雙余度供電控制；d3作為第三方監(jiān)控端實(shí)現(xiàn)對雙路fpga控制模塊的狀態(tài)監(jiān)控及主控模塊與備控模塊使能的切換。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三方監(jiān)控端d3通過兩路gpio口“gpio1和gpio2”分別與雙路fpga控制模塊d1、d2的gpio口連接，實(shí)現(xiàn)d3對雙路fpga控制模塊d1、d2的主/備使能切換控制，當(dāng)兩路gpio口狀態(tài)為“01”時(shí)d1有效，當(dāng)兩路gpio口狀態(tài)為“10”時(shí)d2有效，其余狀態(tài)下d1、d2均無效，d1、d2分別采集兩路gpio口狀態(tài)，并根據(jù)采集結(jié)果進(jìn)行工作；

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，d3選用dsp微處理芯片jdspf28335設(shè)計(jì)，且選擇該芯片的第17腳和第19腳作為“gpio1和gpio2”的輸出引腳，第62腳和第63腳作為監(jiān)控d1和d2各自發(fā)出的心跳信號“xt-a和xt-b”的輸入引腳；d3通過片選使能cs引腳、讀寫使能re和we引腳以及數(shù)據(jù)總線d[15:0]、地址總線a[21:0]實(shí)現(xiàn)d3與d1和d2的數(shù)據(jù)通訊。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，主控模塊d1和備控模塊d2，d1和d2中為fpga芯片smq2v1000，各選定兩路io口設(shè)置為輸入端，分別連接d3的第17腳和第19腳“gpio1和gpio2”；d1選定一路io口連接芯片d3的第62腳，作為主控模塊d1的心跳信號輸出引腳，d2選定一路io口連接芯片d3的第63腳，作為備控模塊d2的心跳信號輸出引腳。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，供電處理機(jī)上電過程中，d3的gpio口狀態(tài)為“11或00”，此時(shí)d1和d2不會輸出控制信號，保證系統(tǒng)上電過程狀態(tài)穩(wěn)定，dsp芯片d3上電穩(wěn)定工作后，默認(rèn)選通控制模塊d1工作，并實(shí)時(shí)監(jiān)控d1和d2各自發(fā)出的心跳信號“xt-a和xt-b”；

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，dsp作為第三方監(jiān)控端，通過狀態(tài)回采監(jiān)控兩路控制模塊的工作狀態(tài)，并通過兩路gpio實(shí)現(xiàn)對主控模塊、備控模塊使能控制。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，dsp還執(zhí)行與電網(wǎng)絡(luò)控制無關(guān)的功能，包括串行總線通信。

9.一種利用權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述方法設(shè)計(jì)得到的應(yīng)用于飛機(jī)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可靠性冗余控制系統(tǒng)。

10.一種基于如權(quán)利要求9所述系統(tǒng)設(shè)計(jì)的飛機(jī)供電電網(wǎng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于飛機(jī)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可靠性冗余控制系統(tǒng)，屬于航空供電控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用DSP+雙路FPGA的雙余度架構(gòu)模式，雙路FPGA芯片D1和D2作為主控模塊和備控模塊實(shí)現(xiàn)雙冗余控制，DSP微處理芯片D3作為第三方監(jiān)控端實(shí)現(xiàn)對雙路FPGA的狀態(tài)監(jiān)控及主/備使能的切換控制。系統(tǒng)正常工作時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速邏輯控制響應(yīng)，并且有效避免雙余度控制模塊競爭輸出；當(dāng)任一模塊或多路模塊出現(xiàn)故障時(shí)可穩(wěn)定在系統(tǒng)安全狀態(tài)，避免出現(xiàn)匯流條斷電的情況發(fā)生。此控制系統(tǒng)架構(gòu)清晰，狀態(tài)監(jiān)控及主/備使能控制邏輯簡單可靠，是一個(gè)具有很好使用和推廣價(jià)值的雙余度架構(gòu)模式。

技術(shù)研發(fā)人員：王清泉,耿新宇,姬棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津津航計(jì)算技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19