本文關(guān)鍵詞：雙CPU冗余機(jī)電作動(dòng)器控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：作為一種主要的功率電傳作動(dòng)器,機(jī)電作動(dòng)器(Electro-Mechanical Actuator,EMA)是指通過控制電動(dòng)機(jī)從而控制負(fù)載運(yùn)動(dòng)的一類執(zhí)行器。隨著多電飛機(jī)和全電飛機(jī)的快速發(fā)展,EMA已成為當(dāng)下一個(gè)研究熱點(diǎn),并將得到越來越廣泛的應(yīng)用。本課題的目的是研制一套冗余EMA控制系統(tǒng),負(fù)責(zé)六臺(tái)EMA的控制和協(xié)調(diào),作為飛控計(jì)算機(jī)與EMA之間的接口,系統(tǒng)自身需具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力和可靠性能。首先,進(jìn)行了容錯(cuò)技術(shù)和機(jī)內(nèi)測(cè)試技術(shù)的研究,在詳細(xì)分析了各種冗余方式的基礎(chǔ)上,提出了采用相似雙余度熱備份結(jié)構(gòu),并確定了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。其次,根據(jù)總體方案進(jìn)行了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了仲裁切換、雙機(jī)通訊、LVDT調(diào)理及自監(jiān)控等硬件模塊,其中采用雙端口RAM實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)通信功能,進(jìn)行兩個(gè)CPU之間的數(shù)據(jù)交換和信息共享,采用CPLD實(shí)現(xiàn)了仲裁切換功能,進(jìn)行邏輯判斷和冗余切換;采用模塊化和層次化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了系統(tǒng)軟件,先分析了軟件功能與結(jié)構(gòu),具體設(shè)計(jì)了系統(tǒng)管理模塊和容錯(cuò)管理模塊軟件,深入研究了雙機(jī)同步、雙機(jī)通信、同步故障診斷、故障檢測(cè)等功能的實(shí)現(xiàn),同時(shí)進(jìn)行了軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)。最后,利用馬爾可夫過程理論進(jìn)行了系統(tǒng)可靠性建模與仿真分析,并完成了硬件和軟件的失效模擬試驗(yàn),結(jié)果表明本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力以及較高的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：EMA 冗余 熱備份 可靠性 同步
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V242
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究目的與意義12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概述12-16
• 1.2.1 EMA發(fā)展概況12-14
• 1.2.2 冗余技術(shù)概述14-15
• 1.2.3 BIT技術(shù)概述15-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 冗余EMA控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)18-30
• 2.1 冗余EMA控制系統(tǒng)的功能需求18
• 2.2 容錯(cuò)技術(shù)研究18-23
• 2.2.1 容錯(cuò)技術(shù)18-20
• 2.2.2 硬件容錯(cuò)技術(shù)20-22
• 2.2.3 軟件容錯(cuò)技術(shù)22-23
• 2.3 冗余EMA控制系統(tǒng)BIT方案設(shè)計(jì)23-26
• 2.3.1BIT設(shè)計(jì)原則和測(cè)試點(diǎn)選取23-24
• 2.3.2 冗余EMA控制系統(tǒng)故障來源及表現(xiàn)24-25
• 2.3.3 BIT方案設(shè)計(jì)25-26
• 2.4 總體方案設(shè)計(jì)26-29
• 2.4.1 余度級(jí)別的選擇26
• 2.4.2 雙機(jī)工作方式的選擇26-27
• 2.4.3 可靠性設(shè)計(jì)27-28
• 2.4.4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 冗余EMA控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)30-44
• 3.1 余度EMA控制系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)30
• 3.2 CPU模塊設(shè)計(jì)30-32
• 3.2.1 調(diào)試接口31-32
• 3.2.2 時(shí)鐘模塊32
• 3.2.3 故障顯示模塊32
• 3.3 仲裁切換模塊設(shè)計(jì)32-35
• 3.3.1 邏輯判斷模塊33
• 3.3.2 冗余切換模塊33-34
• 3.3.3 CPLD選型和電路實(shí)現(xiàn)34-35
• 3.4 雙CPU通訊模塊35-37
• 3.5 LVDT調(diào)理與自監(jiān)控電路設(shè)計(jì)37-40
• 3.6 通信模塊設(shè)計(jì)40-41
• 3.6.1 CAN總線40
• 3.6.2 串行通信接口40-41
• 3.7 輸入輸出接口設(shè)計(jì)41-42
• 3.8 供電方案設(shè)計(jì)42-43
• 3.9 本章小結(jié)43-44
• 第四章 冗余EMA控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44-55
• 4.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法44
• 4.1.2 系統(tǒng)軟件功能與結(jié)構(gòu)44-45
• 4.2 系統(tǒng)管理模塊設(shè)計(jì)45-49
• 4.2.1 雙機(jī)同步46
• 4.2.2 雙機(jī)通信46-47
• 4.2.3 同步故障診斷47-49
• 4.3 容錯(cuò)管理模塊設(shè)計(jì)49-53
• 4.3.1 各功能模塊自檢49-51
• 4.3.2 雙CPU比較仲裁51-53
• 4.3.3 故障記錄53
• 4.4 軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 仿真與試驗(yàn)55-61
• 5.1 冗余控制系統(tǒng)可靠性分析55-57
• 5.1.1 冗余控制系統(tǒng)馬爾可夫模型55
• 5.1.2 冗余控制系統(tǒng)可靠度計(jì)算55-56
• 5.1.3 可靠度仿真分析56-57
• 5.2 失效模擬試驗(yàn)57-60
• 5.2.1 硬件失效模擬試驗(yàn)58-59
• 5.2.2 軟件失效模擬試驗(yàn)59-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 全文總結(jié)61
• 6.2 研究展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1123702