Диссертация (Динамика цифровых резервированных асинхронных многотактных систем управления магистральных самолетов), страница 12

Такое построение обеспечиваетвысокий уровень надежности, делает практически невероятной возможностьвозникновения неконтролируемых отказов и защищает от ошибок в ПО. КаналыЦВ функционируют в активном либо в пассивном режиме, переключение иреконфигурация регулируются специальной логикой.Как уже отмечалось выше, ЦВ взаимодействуют с управляющимиэлементами силовой системы управления – электронными блоками управления иконтроля приводов БУК (ACE), которые являются общими для основного ирезервного контуров управления.

БУК также реализованы по схемевычислительной пары, т. е. они имеют каналы управления и контроля сразнородными аппаратурой и программным обеспечением. Это обеспечиваетзащиту от неконтролируемых отказов БУКов. Контроль силовой части приводаосуществляется по принципу сравнения с моделью. Предусматриваетсяиспользование двух типов БУКов, чтобы предотвратить отказ системыуправления после общего отказа БУКов (из-за программной ошибки в каналеуправления или контроля), в результате чего выбранное архитектурноепостроение обеспечивает защиту как от неконтролируемых отказов, так и ототказов типа «общая точка».БУКи получают команды от боковых ручек управления и педалейпилотов, трансформируют их в цифровую форму и посылают их в ЦВ восновном режиме управления или используют их для вычисления сигналауправления в резервном режиме управления.

Основные поверхностиуправления (руль высоты и элероны) отклоняются двумя приводами,работающими в режиме замещения, т. е. один привод активен, а другойпассивен. Каждый привод управляется одним БУКом. В случае отказагидравлической системы, управляющего сигнала или отказа активного приводаБУК обнаружит это событие своими средствами контроля, переключитактивный привод в режим демпфирования и отправит сообщение БУКупассивного привода через перекрестную связь.

Этот БУК переключитпассивный привод в активной режим для управления поверхностью.68В качестве другого примера можно привести комплексную системууправления (КСУ) перспективного магистрального самолета МС-21 (рис. 1.14).Структура КСУ включает:− собственнуюинформационнуюсистему–набордатчиковиинформационных систем;− вычислительную систему – цифровые вычислители основного управленияи модули управления приводами (МУП);− силовуючасть–наборприводоворгановуправления,моторовперемещения стабилизатора и механизации.− каналы передачи данных между элементами КСУ и внешними системами.Рисунок 1.14 – Общая архитектура комплексной системы управленияи организация информационных потоков69Информационная часть системы КСУ включает следующие основныедатчики:− положения рычагов управления командира и второго пилота (БРУ ипедалей) и усилий на рычагах управления;− положения переключателей триммирования по всем осям;− положения рукоятки управления воздушными тормозами;− положения рукоятки управления механизацией;− положения стабилизатора и других аэродинамических поверхностейуправления;− положения закрылков и предкрылков;− асимметрии закрылков и предкрылков;− перекоса секций закрылков и предкрылков;− обжатия шасси;− угловых скоростей тангажа, крена и рыскания;− нормальной и боковой перегрузок.Вычислительная часть системы КСУ состоит из двух блоков управления,каждый из которых содержит строенный вычислитель основного режима СДУ,строенный вычислитель автоматического управления САУ и четыре сдвоенныхвычислительных модуля управления приводами.

Для обеспечения выполнениятребований по надежности цифровой вычислитель основного режима имеетархитектуру вычислительной триады с разнородными каналами управления,контроля и резерва. Программное обеспечение и аппаратные средства этихканалов различны, т. е. архитектура вычислителя основного режима обеспечиваетразнородное аппаратное и программное резервирование, для того чтобыустранить возможность отказов типа «общая точка». Такое построениеобеспечивает высокий уровень надежности, делает практически невероятнойвозможность возникновения неконтролируемых отказов и защищает от ошибок впрограммном обеспечении.

Кроме того, программная ошибка в одном из каналовне приводит к отключению всего строенного вычислителя, что являетсядостоинством данной архитектуры.70Вычислители основного режима имеют цифровые линии связи ARINC-429для выдачи управляющих сигналов в модули управления и контроля приводами(двусторонняя связь), а также в другие вычислители основного режима с цельюконтроля данных и обеспечения их идентичности в разных каналах (двусторонняясвязь). По цифровым линиям связи ARINC-429 в вычислители основного режимапоступают сигналы от цифровых информационных систем, от модулейуправления БРУ (двусторонняя связь), от собственных цифровых датчиковугловых скоростей, сигналы с пульта управления режимами САУ.Вычислители основного режима взаимодействуют с модулями управления иконтроля приводами, которые являются общими для основного и резервногоконтуров управления. Модули управления и контроля приводами такжерасположены в блоках управления и выполняют следующие основные функции:–прием сигналов аналоговых датчиков отклонения рычагов управления(БРУ, педали, ручка управления механизацией и ручка управления воздушнымитормозами) и передачу данных сигналов в вычислители основного режима;–прием цифровых сигналов, сформированных в вычислителях основногорежима для управления аэродинамическими поверхностями;–формирование сигналов управления приводами аэродинамическихорганов и контроль приводов;–формирование сигналов резервного управления с использованиемсигналов положения боковых ручек управления и педалей, угловых скоростей,сигналов системы воздушных сигналов и положения закрылков.Модулиуправленияиконтроляприводамиимеютвнутреннеерезервирование по аппаратной и программной частям, т.

е. имеют свойствосамоконтролируемости. Для обеспечения разнородного резервирование трактовуправления наиболее важными аэродинамическими поверхностями используютсямодули двух типов. Эти модули имеют цифровые линии ARINC-429, а такжевнутреннюю цифровую шину обмена для связи с вычислителями КСУ основногорежима и соседними модулями управления и контроля приводами. Также в нихпредусматриваются аналоговые входы для приема сигналов датчиков ручек71управления и педалей, ручки управления механизацией и ручки управлениявоздушнымитормозами,переключателейтриммирования.Предусмотренацифровая связь с цифровыми датчиками угловых скоростей и системойвоздушных сигналов.

Такое построение должно позволять реализовать спомощью этих модулей эффективное резервное управление самолетом. На выходеэлектронных модулей управления приводами формируются цифровые сигналы,которые через цифровую линию связи с приводами поступают в электронныеблоки приводов (ЭБП), расположенные непосредственно на приводах. Имеютсяэлектронные блоки приводов двух типов, через которые МУП управляютрежимами работы электрогидравлических приводов. Модули управления иконтроля приводами обеспечивают также контроль приводов по информации,поступающей по цифровым линиям от ЭБП.Принципиально новой особенностью построения системы управленияявляется применение активных боковых ручек управления, для которыхиспользуется следующая принципиальная схема управления (см. рис.

1.15).Рисунок 1.15 – Основные собственные датчики боковых ручексистемы управленияКаждая боковая ручка имеет шесть датчиков перемещений и два датчикаусилий. Четыре датчика перемещений обеспечивают информацией о положении72БРУ систему дистанционного управления, тогда как два датчика перемещений идвадатчикаусилийиспользуютсявсистемеуправленияручками.Вычислительная часть системы управления БРУ включает двухканальныйвычислитель, управляющий двумя приводами ручки. Каналы вычислителяодинаковы по аппаратуре и программному обеспечению, т.

е. разнородноерезервирование не предусмотрено. Между модулями управления одной ручкиимеется линия связи для включения/отключения привода при отказныхситуациях. Между модулями управления разных ручек имеются цифровые линиисвязи для реализации взаимодействия БРУ. Аналоговые сигналы четырехдатчиков перемещений БРУ поступают в модули управления приводами (МУПы)напрямую, минуя вычислители системы управления БРУ.Вопросы обеспечения отказобезопасности СДУ и эффективной работысистемы контроля играют важнейшую роль на этапе отработки элементов СДУ настендах, при интеграции и отработке всего комплекса бортового оборудования настендах «железная/электронная птица» и при летных испытаниях. На первомэтапе испытаний алгоритмы ЦСДУ содержат много ошибок, а аппаратураявляется «сырой», что приводит к многочисленным отказам.

Одной из основныхцелей тестирования и испытаний является доработка аппаратуры для устраненияпричин отказов. Система контроля при этом также является недоработанной, чтоприводит к ошибкам в ее функционировании, т. е. ложным срабатываниям инесрабатываниям.По результатам математического моделирования и стендовой отработкидорабатываются алгоритмы и настраиваются параметры системы контроля. Этинастройки с выбранными в модельных условиях работы могут оказаться оченьжесткими для условий реальных полетов, что приводит к большому числу ложныхсрабатываний системы контроля, т. е. к частым переходам на резервную систему.Это может быть также следствием того, что разработчик больше опасаетсянесрабатывания системы контроля ввиду классификации этой особой ситуации каккатастрофической. В любом случае, надежный резервный контур СДУ являетсясовершеннонеобходимым,поскольку,всилубольшогочислаложных73срабатываний системы контроля основной системы на этапе наземных и летныхиспытаний, резервная система приобретает роль основной.