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CN108363644B - 分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法 - Google Patents

分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法 Download PDF

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CN108363644B
CN108363644B CN201711373623.3A CN201711373623A CN108363644B CN 108363644 B CN108363644 B CN 108363644B CN 201711373623 A CN201711373623 A CN 201711373623A CN 108363644 B CN108363644 B CN 108363644B
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谭智勇
刘赛遥
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Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
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Abstract

本发明属于分布式电传异步工作飞控计算机的一种主备选择逻辑。提出一种分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法，实现主备计算机的主备转换，以实现分布式电传的异步工作。技术方案包括：步骤一：根据飞行控制计算机FCC安装位置，每次上电默认选择FCC1为主计算机，FCC2为备计算机；步骤二：上电后，FCC1向各作动器控制器ACE发送信息表明自己为主，FCC2向各ACE发送信息表明自己为备；步骤三：在实时任务期间，FCC1和FCC2之间通过交互状态信息，进行FCC主备逻辑判断，互相确认主备身份，将主备状态信息传输至各个ACE；步骤四：ACE接收FCC的主备状态信息以及其他相关信息，进行ACE主备逻辑判断，选择主FCC的指令执行。

Description

分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法
技术领域
本发明属于分布式电传异步工作飞控计算机的一种主备选择逻辑。
背景技术
余度飞行控制系统具有两种工作方式：同步方式和异步方式。
同步工作方式是在各个余度通道之间建立一个全局一致的时间基准进而进行表决，由于使用同一时刻的计算元素，可能会造成通道间的共模故障情况发生，当这种共模故障影响到系统安全性时是非常不利的。而异步工作方式的通道间按照各自的时钟周期运行，不遵循全局一致的时间基准，因此可以避免同步通道之间固有的共模故障发生，相比同步工作方式具有一定的优越性。
系统异步工作机制下，飞控计算机需要协调一致，确定哪台FCC作为主计算机，哪台FCC作为备计算机。同一时刻，只有主计算机的指令用于系统控制。异步工作方式研究的难点在于，如何确定异步工作计算机的主备选择逻辑，确保飞控计算机遵循确定的工作转换机制。
针对这一问题，由于目前国内余度飞控系统均采用同步系统设计，因此并没有公开提出的有效应对策略。
发明内容
本发明的目的：提出一种分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法，实现主备计算机的主备转换，以实现分布式电传的异步工作。
本发明的技术方案：
提出一种分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法，包括：
步骤一：根据飞行控制计算机FCC安装位置，每次上电默认选择FCC1为主计算机，FCC2为备计算机；
步骤二：上电后，第一飞行控制计算机FCC1向各作动器控制器ACE发送信息表明自己为主，第二飞行控制计算机FCC2向各ACE发送信息表明自己为备；
步骤三：在实时任务期间，第一飞行控制计算机FCC1和第二飞行控制计算机FCC2之间通过交互状态信息，进行FCC主备逻辑判断，互相确认主备身份，将主备状态信息传输至各个ACE；
步骤四：ACE接收FCC的主备状态信息以及FCC1和FCC2有效性、FCC1和FCC2数据的有效性、FCC1和FCC2与ACE接口的有效性信息，进行ACE主备逻辑判断，选择主FCC的指令执行。
步骤三中的FCC主备逻辑判断包括：
(1)判断逻辑输入包括：
d)FCC的状态，包括FCC有效、FCC失效；FCC有效包括FCC处于正常模式和FCC
处于降级模式；
e)ACE的状态，包括ACE能正常接收内总线SIB的数据、ACE不能正常接收内总线SIB的数据；
f)FCC的SIB非对称性；
(2)FCC主备判断逻辑分为三种情况：
情况一：当FCC均有效时，
c)当FCC1的SIB总线非对称性<FCC2的SIB非对称性时，第一飞行控制计算机
FCC1为主；
d)当FCC1的SIB总线非对称性>FCC2的SIB非对称性时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
情况二：当ACE均能正常接收内总线SIB的数据时，
j)当第一飞行控制计算机FCC1为正常模式，第二飞行控制计算机FCC2为正常模式时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
k)当第一飞行控制计算机FCC1为正常模式，第二飞行控制计算机FCC2为降级模式时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
l)当第一飞行控制计算机FCC1为正常模式，第二飞行控制计算机FCC2失效时，
第一飞行控制计算机FCC1为主；
m)当第一飞行控制计算机FCC1为降级模式，第二飞行控制计算机FCC2为正常模式时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
n)当第一飞行控制计算机FCC1为降级模式，第二飞行控制计算机FCC2为降级模式时，保持不变；
o)当第一飞行控制计算机FCC1为降级模式，第二飞行控制计算机FCC2失效时，
第一飞行控制计算机FCC1为主；
p)当第一飞行控制计算机FCC1失效时，第二飞行控制计算机FCC2为正常模式时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
q)当第一飞行控制计算机FCC1失效时，第二飞行控制计算机FCC2为降级模式时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
r)当第一飞行控制计算机FCC1失效时，第二飞行控制计算机FCC2失效时，系统切换至直接模式；
情况三：不是所有FCC都有效，也不是所有ACE都能正常接收内总线SIB的数据时，
c)当第一飞行控制计算机FCC1有效时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
d)当第二飞行控制计算机FCC2有效时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
(3)FCC主备判断逻辑的输出：主备状态信息。
步骤四中的ACE主备逻辑判断包括：
(1)判断逻辑输入包括：
e)FCC1和FCC2主备状态信息：主飞控计算机为1，备飞控计算机为0；
f)FCC1和FCC2有效性：有效为1，无效为0；
g)FCC1和FCC2数据的有效性：有效为1，无效为0；
h)FCC1和FCC2与ACE接口的有效性：有效为1，无效为0；
(2)ACE主备逻辑判断如下：
情况一：当FCC1和FCC2主备状态信息显示第一飞行控制计算机FCC1为主，第二飞行控制计算机FCC2为备；
c)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1时，选择第一飞行控制计算机FCC1为主，执行其指令；
d)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性；若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1，则选择第二飞行控制计算机FCC2为主，执行其指令；若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式；
情况二：当FCC1和FCC2主备状态信息显示第一飞行控制计算机FCC1为备，第二飞行控制计算机FCC2为主；
c)当FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1时，选择第二飞行控制计算机FCC2为主，执行其指令；
d)当FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性；若FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1，则选择第一飞行控制计算机FCC1为主，执行其指令；若FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式；
情况三：当FCC1和FCC2主备状态信息显示第一飞行控制计算机FCC1为主，第二飞行控制计算机FCC2为主；
c)优先判断FCC1；当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1时，选择第一飞行控制计算机FCC1为主，执行其指令；
d)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性；若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1，则选择第二飞行控制计算机FCC2为主，执行其指令；若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式。
FCC有效性的判断条件包括：
(1)FCC的COM/MON监控正常；
(2)Lock-step监控正常；
(3)电源正常；
(4)能够向所有ACE正常发送SIB数据。
上述条件全部正常则FCC有效，否则FCC无效。
本发明的优点：
本发明提出了一种分布式电传异步工作飞控计算机的工作切换机制，能够实现主备计算机的主备转换，从而实现了分布式电传的异步工作，有效地解决了目前国内普遍使用的同步工作飞控计算机可能导致的共模故障问题，显著的解决了民机电传系统通过适航验证的相关问题。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
一种分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法，包括：
步骤一：根据飞行控制计算机FCC安装位置，每次上电默认选择FCC1为主计算机，FCC2为备计算机；
步骤二：上电后，FCC1向各作动器控制器ACE发送信息表明自己为主，FCC2向各ACE发送信息表明自己为备；
步骤三：在实时任务期间，FCC1和FCC2之间通过交互状态信息，进行FCC主备逻辑判断，互相确认主备身份，将主备状态信息传输至各个ACE；
FCC主备判断逻辑包括：
(1)判断逻辑输入包括：
a)FCC的状态，包括FCC有效、FCC失效。FCC有效包括FCC处于正常模式和FCC
处于降级模式。
b)ACE的状态，包括ACE能正常接收内总线SIB的数据、ACE不能正常接收内总线SIB的数据。
c)FCC的SIB非对称性。
FCC有效性的判断条件包括：
(1)FCC的COM/MON监控正常；
(2)Lock-step监控正常；
(3)电源正常；
(4)能够向所有ACE正常发送SIB数据。
上述条件全部正常则FCC有效，否则FCC无效。
SIB总线是点对点总线，FCM1和FCM2分别与4个ACE/ACM之间的通讯有效性可能存在不一致性，这种SIB总线的非对称性影响到每个FCM对所有4个ACE/ACM的控制能力。
FCM对4个ACE/ACM上传的数据流的有效性进行检测，当ACE/ACM的数据流对1个FCM有效而对另一个FCM无效时，非对称性故障出现。
每个FCM通过非对称性监控生成自己的非对称性指示，FCM之间通过交叉通讯互传非对称性监控结果。
FCM根据提供的非对称性监控结果确定每个FCM对ACE/ACM的控制能力(控制指令数据的有效性)。
非对称性严重的FCM不能用于控制作动器。
(2)FCC主备判断逻辑分为三种情况：
情况一：当FCC均有效时，
a)当FCC1的SIB非对称性<FCC2的SIB非对称性时，FCC1为主；
b)当FCC1的SIB非对称性>FCC2的SIB非对称性时，FCC2为主；
情况二：当ACE均能正常接收内总线SIB的数据时，
a)当FCC1为正常模式，FCC2为正常模式时，FCC1为主；
b)当FCC1为正常模式，FCC2为降级模式时，FCC1为主；
c)当FCC1为正常模式，FCC2失效时，FCC1为主；
d)当FCC1为降级模式，FCC2为正常模式时，FCC2为主；
e)当FCC1为降级模式，FCC2为降级模式时，保持不变；
f)当FCC1为降级模式，FCC2失效时，FCC1为主；
g)当FCC1失效时，FCC2为正常模式时，FCC2为主；
h)当FCC1失效时，FCC2为降级模式时，FCC2为主；
i)当FCC1失效时，FCC2失效时，系统切换至直接模式；
情况三：不是所有FCC都有效，也不是所有ACE都能正常接收内总线SIB的数据时，
a)当FCC1有效时，FCC1为主；
b)当FCC2有效时，FCC2为主；
(3)FCC主备判断逻辑的输出：主备状态信息；
FCM在主备切换后，应进行指令淡化，减小FCM主备切换换后的瞬态。
步骤四：ACE接收FCC的主备状态信息以及其他相关信息，进行ACE主备逻辑判断，选择主FCC的指令执行。
ACE主备逻辑判断包括：
(1)判断逻辑输入包括：
a)FCC1和FCC2主备状态信息：主飞控计算机-1，备飞控计算机-0；
b)FCC1和FCC2有效性：有效-1，无效-0；
c)FCC1和FCC2数据的有效性：有效-1，无效-0；
d)FCC1和FCC2与ACE接口的有效性：有效-1，无效-0；
(2)ACE主备逻辑判断如下：
情况一：当FCC1和FCC2主备状态信息显示FCC1为主，FCC2为备。
a)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1时，选择FCC1为主，执行其指令。
b)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性。若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1，则选择FCC2为主，执行其指令。若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式。
情况二：当FCC1和FCC2主备状态信息显示FCC1为备，FCC2为主。
a)当FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1时，选择FCC2为主，执行其指令。
b)当FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性。若FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1，则选择FCC1为主，执行其指令。若FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式。
情况三：当FCC1和FCC2主备状态信息显示FCC1为主，FCC2为主。
a)优先判断FCC1。当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1时，选择FCC1为主，执行其指令。
b)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性。若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1，则选择FCC2为主，执行其指令。若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式。

Claims (3)

1.一种分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法，其特征在于，包括：
步骤一：根据飞行控制计算机FCC安装位置，每次上电默认选择第一飞行控制计算机FCC1为主计算机，第二飞行控制计算机FCC2为备计算机；
步骤二：上电后，第一飞行控制计算机FCC1向各作动器控制器ACE发送信息表明自己为主，第二飞行控制计算机FCC2向各ACE发送信息表明自己为备；
步骤三：在实时任务期间，第一飞行控制计算机FCC1和第二飞行控制计算机FCC2之间通过交互状态信息，进行FCC主备逻辑判断，互相确认主备身份，将主备状态信息传输至各个ACE；
步骤四：ACE接收FCC的主备状态信息以及FCC1和FCC2有效性、FCC1和FCC2数据的有效性、FCC1和FCC2与ACE接口的有效性信息，进行ACE主备逻辑判断，选择主FCC的指令执行；
步骤三中的FCC主备逻辑判断包括：
(1)判断逻辑输入包括：
a)FCC的状态，包括FCC有效、FCC失效；FCC有效包括FCC处于正常模式和FCC处于降级模式；
b)ACE的状态，包括ACE能正常接收内总线SIB的数据、ACE不能正常接收内总线SIB的数据；
c)FCC的SIB非对称性；
(2)FCC主备判断逻辑分为三种情况：
情况一：当FCC均有效时，
a)当FCC1的SIB总线非对称性<FCC2的SIB非对称性时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
b)当FCC1的SIB总线非对称性>FCC2的SIB非对称性时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
情况二：当ACE均能正常接收内总线SIB的数据时，
a)当第一飞行控制计算机FCC1为正常模式，第二飞行控制计算机FCC2为正常模式时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
b)当第一飞行控制计算机FCC1为正常模式，第二飞行控制计算机FCC2为降级模式时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
c)当第一飞行控制计算机FCC1为正常模式，第二飞行控制计算机FCC2失效时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
d)当第一飞行控制计算机FCC1为降级模式，第二飞行控制计算机FCC2为正常模式时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
e)当第一飞行控制计算机FCC1为降级模式，第二飞行控制计算机FCC2为降级模式时，保持不变；
f)当第一飞行控制计算机FCC1为降级模式，第二飞行控制计算机FCC2失效时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
g)当第一飞行控制计算机FCC1失效时，第二飞行控制计算机FCC2为正常模式时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
h)当第一飞行控制计算机FCC1失效时，第二飞行控制计算机FCC2为降级模式时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
i)当第一飞行控制计算机FCC1失效时，第二飞行控制计算机FCC2失效时，系统切换至直接模式；
情况三：不是所有FCC都有效，也不是所有ACE都能正常接收内总线SIB的数据时，
a)当第一飞行控制计算机FCC1有效时，第一飞行控制计算机FCC1为主；
b)当第二飞行控制计算机FCC2有效时，第二飞行控制计算机FCC2为主；
(3)FCC主备判断逻辑的输出：主备状态信息。
2.如权利要求1所述的一种分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法，其特征在于，步骤四中的ACE主备逻辑判断包括：
(1)判断逻辑输入包括：
a)FCC1和FCC2主备状态信息：主飞控计算机为1，备飞控计算机为0；
b)FCC1和FCC2有效性：有效为1，无效为0；
c)FCC1和FCC2数据的有效性：有效为1，无效为0；
d)FCC1和FCC2与ACE接口的有效性：有效为1，无效为0；
(2)ACE主备逻辑判断如下：
情况一：当FCC1和FCC2主备状态信息显示第一飞行控制计算机FCC1为主，第二飞行控制计算机FCC2为备；
a)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1时，选择第一飞行控制计算机FCC1为主，执行其指令；
b)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性；若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1，则选择第二飞行控制计算机FCC2为主，执行其指令；若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式；
情况二：当FCC1和FCC2主备状态信息显示第一飞行控制计算机FCC1为备，第二飞行控制计算机FCC2为主；
a)当FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1时，选择第二飞行控制计算机FCC2为主，执行其指令；
b)当FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性；若FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1，则选择第一飞行控制计算机FCC1为主，执行其指令；若FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式；
情况三：当FCC1和FCC2主备状态信息显示第一飞行控制计算机FCC1为主，第二飞行控制计算机FCC2为主；
a)优先判断FCC1；当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性均为1时，选择第一飞行控制计算机FCC1为主，执行其指令；
b)当FCC1有效性、FCC1数据的有效性、FCC1与ACE接口的有效性不均为1时，判断FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性；若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性均为1，则选择第二飞行控制计算机FCC2为主，执行其指令；若FCC2有效性、FCC2数据的有效性、FCC2与ACE接口的有效性不均为1，则切换至直接模式。
3.如权利要求1或2所述的一种分布式电传异步工作飞控计算机主备选择方法，其特征在于，FCC有效性的判断条件包括：
(1)FCC的COM/MON监控正常；
(2)Lock-step监控正常；
(3)电源正常；
(4)能够向所有ACE正常发送SIB数据；
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