隨著多旋翼無人機(jī)在軍用和民用領(lǐng)域的普及應(yīng)用,所處的飛行環(huán)境和功能需求日益復(fù)雜,導(dǎo)致飛控系統(tǒng)的故障率也隨之提高。飛控計算機(jī)作為飛控系統(tǒng)的核心部件,其自身工作的穩(wěn)定性與可靠性對飛控系統(tǒng)整體性能影響極大,因此提高飛控計算機(jī)的可靠性具有重要的意義�，F(xiàn)階段采用的硬件余度設(shè)計技術(shù)是飛控計算機(jī)提高可靠性有效手段之一,取得了較好的實際應(yīng)用效果,但多數(shù)采用基于解析模型的故障診斷方法執(zhí)行飛控計算機(jī)內(nèi)核故障診斷,需要詳細(xì)的系統(tǒng)信息支持,設(shè)計工作極其復(fù)雜。本文對一種基于數(shù)據(jù)仲裁算法的相似余度飛控計算機(jī)內(nèi)核技術(shù)進(jìn)行研究,在沒有系統(tǒng)解析模型和詳細(xì)系統(tǒng)信息的情況下,仍然能夠?qū)崟r地準(zhǔn)確判定故障內(nèi)核單元,并實施控制切換,減輕了設(shè)計負(fù)擔(dān),提高系統(tǒng)的可靠性。首先,針對多旋翼無人機(jī)的特點(diǎn),對飛控系統(tǒng)余度技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、余度技術(shù)的設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)配置和管理策略等進(jìn)行了深入研究,確定了一套基于熱備份相似余度飛控計算機(jī)內(nèi)核技術(shù)的研究方案。其次,根據(jù)飛控計算機(jī)內(nèi)核和余度管理模塊的功能需求,合理配置硬件資源,分別以STM32和FPGA為核心搭建硬件平臺,并通過軟件設(shè)計實現(xiàn)飛控計算機(jī)的基本功能,在余度管理中采用基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)仲裁算法...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 本課題的研究背景及意義
    1.2 余度飛控計算機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀
    1.3 論文完成的主要工作
        1.3.1 解決的主要關(guān)鍵技術(shù)
        1.3.2 章節(jié)內(nèi)容安排
第二章 相似雙余度飛控計算機(jī)內(nèi)核總體方案設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 余度管理技術(shù)
        2.2.1 余度概念及分類
        2.2.2 余度設(shè)計的方法及工作模式
        2.2.3 余度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置
        2.2.4 余度系統(tǒng)管理策略
    2.3 余度飛控計算機(jī)內(nèi)核設(shè)計方案確定
        2.3.1 余度結(jié)構(gòu)的確定
        2.3.2 余度通道工作方式的選擇
        2.3.3 相似余度飛控計算機(jī)內(nèi)核設(shè)計總體框架
    2.4 本章小結(jié)
第三章 相似雙余度飛控計算機(jī)內(nèi)核硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 相似雙余度飛控計算機(jī)內(nèi)核硬件架構(gòu)
    3.3 飛控計算機(jī)硬件設(shè)計
        3.3.1 飛控計算機(jī)硬件需求分析
        3.3.2 飛控計算機(jī)內(nèi)核選型
        3.3.3 接口擴(kuò)展模塊
        3.3.4 電源模塊
    3.4 余度管理板的硬件設(shè)計
        3.4.1 仲裁單元主控芯片的選型
        3.4.2 切換電路設(shè)計
        3.4.3 電源模塊
    3.5 余度飛控計算機(jī)內(nèi)核系統(tǒng)PCB設(shè)計技巧
    3.6 本章小結(jié)
第四章 相似雙余度飛控計算機(jī)內(nèi)核軟件設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 飛控計算機(jī)內(nèi)核軟件總體設(shè)計
        4.2.1 飛控計算機(jī)內(nèi)核軟件總體流程
        4.2.2 底層硬件平臺驅(qū)動軟件
        4.2.3 頂層系統(tǒng)應(yīng)用軟件
    4.3 本章小結(jié)
第五章 余度管理單元軟件設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 余度管理單元軟件設(shè)計總體流程
    5.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊軟件設(shè)計
        5.3.1 數(shù)據(jù)傳輸方式的確定
        5.3.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊軟件實現(xiàn)
    5.4 數(shù)據(jù)仲裁算法分析與設(shè)計
        5.4.1 數(shù)據(jù)仲裁算法分析與確定
        5.4.2 卡爾曼濾波算法
        5.4.3 數(shù)據(jù)仲裁算法軟件設(shè)計
        5.4.4 故障檢測門限值的確定[38]
    5.5 切換電路軟件設(shè)計
    5.6 本章小結(jié)
第六章 余度系統(tǒng)功能驗證及可靠性評估
    6.1 引言
    6.2 飛控計算機(jī)內(nèi)核功能測試
        6.2.1 I/O接口測試
        6.2.2 串口模塊測試
        6.2.3 模擬量接口測試
        6.2.4 存儲模塊測試
    6.3 余度管理電路測試
        6.3.1 FPGA的 I/O口功能測試
        6.3.2 數(shù)據(jù)仲裁算法可靠性測試
        6.3.3 高速切換開關(guān)功能測試
    6.4 相似雙余度飛控計算機(jī)內(nèi)核基本功能測試
        6.4.1 雙機(jī)同步測試
        6.4.2 數(shù)據(jù)傳輸測試
        6.4.3 仲裁功能測試
    6.5 系統(tǒng)可靠性定量評估
        6.5.1 馬爾科夫模型分析法[40]
        6.5.2 利用馬爾科夫模型計算系統(tǒng)可靠性
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 引言
    7.2 研究工作總結(jié)
    7.3 后續(xù)研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3853865