综合模块化航电（IMA）硬件单元
1. 目的
本技术标准规定（CTSO）适用于为综合模块化航电（IMA）硬件单元申请技术标准规定项目批准书（CTSOA）的制造人。本CTSO 规定了综合模块化航电硬件单元为获得批准和使用适用的CTSO标记进行标识所必须满足的最低性能标准（MPS）。
2. 适用范围
a. 本CTSO适用于自其生效之日起提交的申请。本CTSO具体针对以下硬件单元：
（1）硬件模块；
（2）装载硬件模块的机柜或机架。
b. 符合本CTSO要求的硬件单元可用来支持功能CTSO设备或按照CCAR-21、23、25、27、29、33或35部批准的系统（例如，作为型号合格证组成部分批准的刹车系统）。功能CTSO的批准和飞机级批准不在本CTSO的范围之内。
c. 附录3给出了硬件单元的相关术语。
d. 按本CTSO批准的综合模块化航电硬件单元，设计大改应获得CAAC的批准。参见CCAR-21R3第21.313条。
3. 要求
在本CTSO生效之日或生效之后制造并欲使用本CTSO标记进行标识的硬件单元，必须满足硬件单元最低性能标准。本CTSO附录1给出了综合模块化航电硬件单元最低性能标准制定准则。
a. 功能：本CTSO适用于预期满足按本CTSO附录1准则制定的最低性能标准的设备。本CTSO不针对预期执行的飞机级功能，而是为支持接收、处理和输出数据等通用功能的硬件提出环境鉴定试验要求。获得本CTSO批准的硬件单元在加载相应软件程序时，也可能需要满足其他CTSO功能要求。对于软件与硬件的组合，应使用适用的CTSO对其进行额外的CTSO功能批准。设备或系统执行的未获得CTSO批准的功能，必须在装机过程中由局方评估和批准。
b. 功能限制：
（1）本CTSO不适用于为目标发射器生成无线电频率信号的设备。
（2）本CTSO针对的软件功能仅限于支持电子件号和/或功能软件加载的软件。
c. 失效状态类别：失效状态类别取决于在特定飞机环境中执行的功能及其用途。失效状态类别划分必须由安装批准过程中的安全性评估来确定，不属本CTSO范围。制造商必须声明每个硬件单元的硬件设计保证等级和软件等级。任何关于飞机安装、软硬件接口、或硬件设计保证等级和软件等级的假设，都应进行声明，并应包含在安装限制或说明中。
d. 功能鉴定：制造商必须为每个硬件单元定义最低性能标准。根据附录1第5节，在最低性能标准中必须详细说明功能鉴定构型。每个硬件单元的预期性能都必须符合制造商依据附录1准则制定的最低性能标准。
注：如果用于软件加载和/或电子件号的软件按照本CTSO进行批准，则在IMA系统安装批准过程中，必须由局方对软件功能进行确认。
e. 环境鉴定：制造商必须按附录1第6节中指定的条件对设备进行试验，参照RTCA/DO-160D（Change 3，2002.12.5）《机载设备环境条件和试验程序》。
注：通常情况下，RTCA/DO-160D（包括Change 1和Change 2）或早期版本不再适用，如果使用该版本则需按照本CTSO第3.i节中的偏离要求进行证明。
f. 软件设计保证：硬件单元可以包含支持软件加载和/或电子件号的软件。本CTSO仅适用于这类软件。如果包含此类软件，则必须根据硬件单元制造商确定的软件等级，按照RTCA/DO-178B《机载系统和设备合格审定中的软件考虑》（1992.12.1）进行研制。
g. 硬件设计保证：如果硬件单元包含无法通过试验和/或分析来评估功能的电子设备，则必须根据硬件单元制造商确定的设计保证等级，按照RTCA/DO-254《机载电子硬件的设计保证指南》（2000.8.19）进行研制。
h. 构型管理：制造商必须使每个硬件单元具有支持强健的自动构
型管理功能的设计特征。该功能在实际安装前可能不会完全运行。制造商必须能够表明，无论通过机械方式还是自动电子监控集成的组件，高层级的组件都只会按照预期设计进行组装，或者错误的组装可以在启动的时候探测到。而且，对于需要与其他系统设备通过机械或电气连接器进行连接的各个硬件单元，制造商必须能够表明每个单元，无论通过机械方式还是自动电子监控更高层级的组装，都可以避免或在派遣前探测到错误的连接。在对每个指定飞机构型中安装的IMA 系统进行安全性评估过程中，制造商必须考虑构型管理设计特征的失效。
i. 质量控制。为符合本CTSO中针对硬件单元的标准，制造商必须能够提供质量控制方面的说明资料，并满足CCAR-21R3第21.143条和第21.310条（三）2要求。此外，每个制造的硬件单元都必须符合批准的型号设计。
j. 偏离。如果采用替代或等效的符合性方法满足本CTSO规定的最低性能要求准则，申请人必须表明硬件单元保持有等效的安全水平。申请人在提交数据资料之前，应按照CCAR-21R3第21.310条(二)条要求申请偏离。
4. 标记
申请人应将CCAR-21R3第21.312（四）中规定有关CTSOA标记的所有信息持久且清晰地标记在按本CTSO制造的每个硬件单元上。此外：
a. 为便于维护，可将硬件单元的件号标记在硬件单元上的多个位
置。
b. 按本CTSO制造的每个单独的硬件单元，也可以通过使用外部方式（例如电子显示）来确定所需的信息。
c. 按本CTSO批准的硬件单元可以包含支持电子件号和/或功能软件加载的软件。
d. 如果硬件单元包含软件（即支持电子件号和/或功能软件加载的软件），可为硬件和软件使用不同的件号。
e. 每个件号必须确定唯一的构型（包括更改状态）。
f. 按本CTSO批准的机架或机柜必须标识“CTSOA机架”或“CTSOA机柜”，并应将该标识放置在CTSO铭牌或靠近铭牌处。
5. 申请资料要求
申请人必须向负责该项目审查的人员提交相关技术资料，以支持设计和生产批准。提交资料包括CCAR-21R3第21.310条（三）3中规定的符合性声明及以下技术资料的副本。
a. 运行说明和设备限制，包括对强健的自动构型管理设计特征的描述。
b. 安装程序和限制。该程序必须确保按照其进行安装后的硬件单元可以持续满足本CTSO的要求。
（1）限制必须确定所有安装问题，必须包括如下声明：“本硬件单元CTSO批准所依据的是最低性能标准中要求的条件和试验。如需要将该硬件单元安装在具体型号或某类型号时，安装人员负责确定安装条件符合本CTSO要求。只有当申请人通过评估提出可接受的安装
方法并获得局方批准时，才可对此硬件单元进行安装。”
（2）如果硬件单元包含支持电子件号和/或功能软件加载的软件，则按本CTSO应用的软件等级必须与安装安全性评估一致，并记录在安装程序和限制中。
c. 安装原理图。
d. 安装布线图。
e. 符合本CTSO的硬件单元的部件清单及件号。
f. 部件维修手册（CMM）。包括对部件周期维护、检查和维修的说明，以保证硬件单元的持续适航，包括建议的检查间隔和使用寿命。该手册应满足CCAR-21R3中第21.50对持续适航文件的要求。
g. 材料和工艺规范清单。
h. 用于对每个硬件单元进行环境鉴定的试验条件的总结。
i. 本CTSO第8节中的制造商数据单。
j. 每个硬件单元的最低性能标准。（参见附录1，最低性能标准制定准则）。
k. 制造商CTSO鉴定试验报告。
l. 铭牌图纸，应包含本CTSO中第4节所要求的信息。
m. 定义硬件单元设计的图纸和工艺清单（包括修订版次）。
n. 按CCAR-21R3第21.143条和第21.310条（三）2的要求提供质量控制系统（QCS）方面的说明资料，其中包括每个硬件单元产品的功能试验规范，以确保符合最低性能标准。
o. 如果硬件单元包括软件，则还应提供软件合格审定计划
（PSAC）、软件构型索引和软件完结综述。
注：局方建议申请人在软件开发过程中尽早提交PSAC。
p. 如果硬件单元包含无法通过试验和/或分析评估功能的电子设备，则还应提交硬件合格审定计划（PHAC）、硬件构型索引和硬件完结综述。
注：局方建议申请人在电子设备开发过程中尽早提交PHAC。
q. 查看CTSO相关电子件号的说明（如适用）。
6. 制造人资料要求
除直接提交给局方的资料外，还应准备如下技术资料供局方评审：
a. 功能鉴定规范，用来鉴定每件设备是否符合本CTSO要求；
b. 设备校准程序；
c. 持续适航文件；
d. 原理图；
e. 材料和工艺规范；
f. 按本CTSO 第3.e节要求的环境鉴定试验的结果；
g. 如果设备包含软件，提供RTCA/DO-178B中规定的所有相关文档，包括所有支持RTCA/DO-178B附录A中相关目标的资料、由软件等级确定的过程目标和输出；
h. 如果硬件单元包含无法通过试验和/或分析评估功能的电子设备，则还应根据硬件设计保证等级，按照RTCA/DO-254提供相关文档。
7. 随设备提交给用户的资料要求
如欲向一个机构（例如运营人或修理站）提供一件或多件按本CTSO制造的硬件单元时，则应随设备提供本CTSO第5.a节到第5.i 节的资料副本，以及所有保证硬件单元正确安装、审定、使用和持续适航所必须的其他资料。
8. 制造人数据单
按本CTSO制造硬件单元的制造商必须向局方和运营方提交一份数据单，总结和交流硬件单元的设计细节。CTSOA获批后局方会附上该数据单。本CTSO附录2包含一份数据单格式及所需包含信息的样例。制造人可以通过其他格式提交数据，但必须包含附录2中列举的所有信息。如果资料表中部分内容不适用，标记“不适用”。
9. 引用文件
a. RTCA 文件可从以下地址订购：
RTCA Inc., 1150 18th Street, N.W., Suite 910, Washington, DC 20036, 也可通过网站订购：https://www.doczj.com/doc/3711437026.html,。
b. FAA咨询通告AC 20-170可通过网站获得：https://www.doczj.com/doc/3711437026.html,。
附录1综合模块化航电硬件单元最低性能标准（MPS）制定准则1. 附录结构
本附录包括如下内容：
a. 第2~3 节对硬件单元最低性能标准进行了说明和概述。
b. 第4~7 节为制定硬件单元最低性能标准和试验条件提供指南。
c. 第8~9 节介绍制定最低性能标准时安装和运营性能方面的考虑因素。
2. 概述
a. 本附录为欲申请CTSO-C153 批准的IMA硬件单元提出了最低性能标准制定准则。附录涉及制造商必须在最低性能标准中考虑并需要说明的硬件性能特征，并在数据单中汇总（见本CTSO第8节）。
b. 对于本CTSO，硬件单元包含如下内容：
（1）模块（可能会包含支持软件加载和/或电子件号的软件）。这些模块只有安装在指定机柜或机架之后，才会运行。模块类型可包括数据处理模块、供电模块、通信和数据总线模块等。
（2）装载IMA模块的机柜或机架。这些机柜或机架可能是简单的机械外壳，或者可能综合主动冷却单元、供电、通信接口、数据和电源底板，或任何这些特征的组合。
c. 传统的航电系统由专用的可更换组件（LRU）构成，这些LRU 执行特定的功能，例如自动飞行、飞行管理和飞行驾驶舱显示器。局方也都是为这些LRU 及其功能制定相应的CTSO。但随着数字技术
的发展，集成度变得越来越高。现在，已经演变成由软件确定功能，而由硬件提供输入、输出、数据存储和软件执行的平台。由于这些基础属性对于不同的应用均是相似的，因此制造商可以通过使用不同类型的通用机载硬件单元来执行功能，从而提高效率。图 1 为典型的综合航电系统框图。根据系统的应用需求不同，所需硬件单元的类型和数量，以及每个单元类型的数量都可能是不同的。如图 1 所示，机柜或机架中装满了不同类型的模块。典型的模块类型包括处理器、供电、数据库和输入/输出模块。除了机柜或机架，一个完整的系统可以由不同的控制器、显示器和传感器构成。任何模拟信号、专用通信总线或系统级双向通信总线的组合均可提供IMA 系统通信。制造商可以将功能分配到一个或多个机柜机架上的模块和其他设备。
图 1 包含多个硬件单元的IMA 系统样例
d. 只有在制造商交付硬件单元，并且用户综合硬件和软件后，才能确定或运行每个硬件单元中驻留的系统应用功能。因此对飞机级功能、失效状态类别，以及失效或故障的影响的描述都不会包含在硬件单元最低性能标准中，而是在相关规章、CTSO、最低性能标准和咨
询通告中提及。然而，制造商的最低性能标准必须声明每个研制硬件单元的硬件设计保证等级和软件等级。制造商也必须将所有硬件和软件接口限制包含在最低性能标准和数据单中，以保存所声明的硬件设计保证等级和软件等级。
e. 硬件单元可以包含支持软件加载和/或电子件号的软件。只有此类软件可以用本CTSO 进行批准。如果存在这类软件，则必须根据硬件单元制造商确定的软件等级，按照RTCA/DO-178B《机载系统和设备合格审定中的软件考虑》（1992.12.1 发布）进行研制。
3. 最低性能标准概述
为硬件单元制定的最低性能标准必须包含以下内容：
a. 预期功能。制造商必须根据环境中相关性能要求详细说明硬件单元的预期功能。
b. 假设
（1）每个硬件单元自身无法实现飞机上的任何功能。只有在综合多个硬件单元，并加载功能软件后，才能实现飞机功能。各硬件单元分别进行制造和运输，并仅包含支持软件加载和/或电子件号的软件。
（2）各个硬件单元应独立于飞机功能进行试验和鉴定。每个单元都需要单独的试验程序，以验证硬件单元在不同的环境条件下执行其预期功能。本CTSO不涉及对硬件单元正确执行功能软件的保证，但在TC、STC过程中，或获取功能CTSOA 时，必须给予说明。
c. 试验程序
（1）硬件单元性能试验。硬件单元制造商必须制定试验程序，用来表明每个适用的硬件单元都符合本附录第5 节中介绍的最低性能标准。该试验程序可以在实验室环境下进行，表明硬件单元满足最低性能标准。
（2）环境试验。硬件单元制造商必须制定试验程序，以表明在本附录第6节中规定的每个适用环境下，硬件单元符合其最低性能标准。对于不同的环境试验，可能需要多项试验程序。硬件单元制造商的设备规范或试验报告必须详细说明环境试验中的试验程序，也必须为使用简化功能试验来覆盖运营范围内性能要求提供证据。
（3）硬件单元安装试验。硬件单元制造商可以制定试验程序，用于地面或飞行试验期间在飞机上安装硬件单元。硬件单元中驻留的具体飞机系统功能不属于本附录范围，需参考相关MPS，获取功能CTSO试验要求，并参考制造商对任何其他飞机系统功能的试验要求。
（4）运行试验。硬件单元必须包含支持运行试验的设计特征，以确定安装在飞机上时，其功能正常。
4. 通用最低性能标准要求
硬件单元最低性能标准必须包含如下要求：
a. 适航。当与其他硬件单元和功能软件在指定飞机上综合时，每个硬件单元的设计和制造都必须提供不会破坏或降低飞机适航能力的安装方法。
b. 预期功能。每个硬件单元安装在飞机或发动机上时，都必须按
献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。
pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept&allegro是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有1)原理图设计。2)pcb设计。3)制作BOM 表。现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚ic body，ic pins，input pin，output pin，analog pin，digital pin，power pin等区别。 2)有了充足的库之后，就可以在原理图上画图了，按照datasheet和系统设计的要
河北科技大学 学生个性化教育实训报告 题目：搬运单元模块设计 学生姓名： 指导教师： 日期：2016年1月15日
目录 1 第一章模块化生产系统的简介 (1) 1.1 第1节系统的特点和作用 (1) 1.2 第2节系统的组成 (2) 1.3 第3节MPS的发展 (6) 2 第二章物流过程 (7) 3 第三章MPS单元的结构与控制 (8) 3.1 第1节搬运单元简介 (8) 3.2 第2节搬运单元的机械结构 (9) 3.3 第3节搬运单元的气动控制 (10) 3.4 第4节制定I/O表 (11) 4 第四章材料的选型 (23) 4.1 第1节气缸的选择 (23) 4.2 第2节传感器的选择 (25) 4.3 第3节电磁阀的选用 (26) 5第5章参考文献 (27)
第一章模块化生产系统的简介 第1节系统的特点和作用 模块化生产培训系统：Modular Production Training System,简称MPS。模块化生产培训系统是应用于机电一体化、自动化等相关专业的专业技术职业培训和继续教育的模块化教学培训系统模块化生产培训系统可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。模块化生产培训系统是为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。该装置由多套各自独立而又紧密相连的工作站组成。各个功能站分别为：上料站、检测站、上料检测站、搬运站、加工检测站安装站、操作手站、传送单元、搬运分拣站和分类存储站。 该实验装置的一大显著特点是：它具有综合性、模块化以及易扩充等特点。它针对学员不同的技术基础进行培训，具有良好的适用性。具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制将各个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。在基本本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站三站……直至八站连在一起学习复杂系统的控制编程装配和调试技术。由于该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）传感器等多种技术，给学员提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识综合训练和相互提升。因此该套装置非常适合对在校学生和初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。系统的实体图如图1-1所示 图1-1
硬件单元模块设计 正负24V电源为电流变送器供电，正3..3V为MSP430单片机供电，5V为其他器件供电。 该电源主要通过整流、滤波和稳压三部分构成，部分功能如下： 桥式整流电路： 图3.1.1(a)整流电路 电容滤波电路的特点： （1）电流的有效值和平均值的关系与波形有关，在平均值相同的情况下，波形越尖，有效值越大。在纯电阻负载时，变压器副边的有效值I2=1.11I L，而有电容滤波时I2=（1.5～2）I L。 （2）负载平均电压V L升高，纹波（交流成分）减小，且R L C越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。为了得到平滑的负载电压，一般取R L*C≥（3～5）T/2（式中T为电源交流电压的周期）。 （3）负载直流电压随负载电流增加而减小。V L随I L的变化关系称为输出特性或外特性。 电容滤波电路简单，负载直流电压V L较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。 一、方案比较、设计与论证 1.1正弦信号发生器的设计方案论证与选择
1.2二线式电流变送器的设计方案论证与选择： 方案一：采用专门集成电流变送器芯片XTR115如图（1）,它属于二线制电流变送器，内部的2.5V基准电压可作为传感器的激励源,它能将输入电压转换成4～20mA的电流信号,其输出电压精度为±0.05％,电压温度系数仅为20×10－6／℃，可给外部电路（例如前置放大器）单独供电，从而简化了外部电源的设计.精度高，非线性误差小。转换精度可达±0.05％，非线性误差仅为±0.003％。 图（1） 方案2 采用lm358搭建电流的发送和接收部分的电路，lm358静态偏置电流小，且为单电源供电，即使在没有负电源情况下， 输入端仍能够接受0V输入并能正常工作。相比方案一成本比上减少10倍以上.，更适合实际应用。同时题目明确要求不 能采用专用变送器或电流转换器芯片，所以我们选择方案二。 电流放送
一航空电子系统的组成：1,各种机载信息采集设备 2，信息处理设备 3，信息管理和显示控制设备 4，相关的软件 二航电系统的发展大致可以分为四个阶段 1，分立式航空电子系统，代表机型为F-100，F-101， 2，联合式航空电子系统，代表机型为F-16C/D 3，综合航空电子系统，代表机型为F-22，F-35 综合航电系统的结构特点如下： 系统按功能区划分 采用高度模块化设计 采用高速数据总线 采用高度综合的座舱显示系统 采用大规模软件技术 采用先进的传感器并进行多传感器的信息融合 实现了系统容错和重构功能 4先进综合航空电子系统 三航空电子系统的发展方向 1智能化 电子计算机已成为现代化机载电子设备的核心, 电子计算机的发展已经并将继续不断地改变着机载电子系统的面貌。当前计算机的发展正面临着重大突破—人工智能计算机的出现。目前人工智能研究主要集中在专家系统、模式识别系统、机器人等三方面 2综合化 采用高级复杂软件增扩最佳控制技术以保证容错, 采用标准化部件, 以减少备件、简化维修、
降低全寿命费用。系统的综合能力依赖于先进的技术支援, 其中包括高速数据总线、超高速集成电路（VHSIC）和人工智能等。 3全频谱化 现代局部战争表明, 电子战已越演越烈,而电子战的实质就是对电磁频谱的激烈争夺。由于无线电频段和微波频段已拥挤不堪因此航空电子设备的工作频率正逐渐向毫米波、红外、激光、可见光等领域扩展, 从而使航空电子系统趋于全频谱化。 4隐蔽化 在导航系统中采用惯导—全球定位系统组合，惯导—天文导航组合等方案, 构成载机不辐射电磁波的“隐蔽导航系统”。采取这种组合方式。”既能保持惯导的近距导航较高的精度又可校正远距飞行中惯导的累积定位误差。 当前正在研制的全地形航空电子系统（T２A）就具有隐蔽导航功能,其核心部件为一个存贮地形三维数据的数据库, 数据库内存有航线中的所有地形的数据,如一些基本点的海拔高度参数、森林、河流、道路、障碍物的信息数据等。利用该数据库在飞行中能够获得一个不断变化的地形轮廓图。从而, 在其它设备的配合下, 实现“隐蔽导航”。 四航空电子系统的安全技术 随着航空电子系统的综合化程度的不断提高，不同级别的任务共享硬件、软件和数据资源，各个模块之间进行相互资源调度和访问，给综合化航空电子系统的安全性和可靠性带来了重大的隐患，主要表现为信息窃听、病毒攻击、非授权访问、非法篡改、故障等。一下为业界为解决安全问题所提出的部分技术研究。 个人总结：近年来的安全技术应该是基于分区管理、分层防御等技术，主要是在高度综合的航电系统中，由于是分区管理，所以安全性主要集中在不同的安全级别构件间数据传输的安全性。这应该也是我们软件安全的切入口。（完全是个人看论文之后的总结，可能错的离谱，别笑话哈）1，Trustable Computing in Next-Generation Avionic Architectures（1992）未来的智能武器中，在更加主张敏感信息的安全性、关键数据的完整性以及系统运行和其他一
信息与电气工程学院 课程设计说明书（2011/2012学年第一学期） 课程名称：可编程控制器应用 题目：机械手搬运单元控制 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计周数：两周 设计成绩： 2011 年12月23日
目录 一.前言 (2) 二.实验目的 (2) 三.系统设计 (2) 1.控制要求 (2) 2.硬件选择 (3) 3.输入输出点的地址分配 (4) 4.程序设计 (4) 4.1程序流程图 (4) 4.2内存变量分配表 (4) 4.3控制程序 (5) 5.与下位机的通讯连接 (7) 5.1监控组态界面 (7) 5.2监控组态程序清单 (7) 四.总结 (12) 五.参考文献 (13)
机电一体化技术是近十几年来国际上发展最快的高新技术，已渗透到国民经济的各个领域。采用机电一体化技术就是发挥以微机为核心的微电子技术优势：对于一般机械而言，可使机械结构简化且控制更为灵活、细致；对于采用气动元件作为执行机构的机械设备而言，较之采用继电器接触控制更为可靠、方便，增加了柔性。微型计算机及以微机为核心的专用控制机的推广应用，采用电子控制的便捷、灵活和可靠等优势与采用气压传动的简单、便捷和安全的优点相互结合，使得电子气动技术应运而生。电子气动控制技术是机电一体化技术的一个重要组成部分，由于它在工业机器人中的成功应用，使得这项技术的推广具有了良好而广阔的前景。 基于PLC控制气动移置机械手系统正是由此出发点而研制开发的，可以满足《工业机器人》、《气动技术》、《可编程序控制器技术》等课程的教学、实验，应用其具有可编程、二次设计、调试等功能特点，可提高学生的工程素质、创新能力、综合实践及应用能力，满足培养综合性和创新型、高层次、复合型工程技术人员的要求。 二.实验目的 利用S7-200系列PLC的各种基本指令进行编写程序，并能熟练掌握PLC编程软件的编程方法和程序调试方法；学会并使用下位机编写程序实现机械手的自动和手动控制，并能利用上位机进行通讯连接实现实时监控。 三.系统设计 1.控制要求 当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后锁紧夹爪；当工件被夹住后，机械手上升，到达上端后，手臂向右旋转180°。当到达右侧后夹爪向下并释放工件，然后上升，最后机械手臂向左摆动、复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。 技术要求： 1. 机械夹爪上下运动 2. 机械夹爪锁紧后将有信号产生 3.机械手臂左右摆动（180°） 4. 只有当机械手臂下降到低端时才能作开合动作 5.完成动作后，发出信号给下一单元 2.硬件选择
上海XXXX电子电器有限公司 原理图设计及评审规范拟制: 审查: 核准:
一.原理图格式: 原理图设计格式基本要求 : 清晰,准确,规范,易读.具体要求如下: 1.1 各功能块布局要合理,整份原理图需布局均衡.避免有些地方很 挤,而有些地方又很松,同 PCB 设计同等道理 . 1.2 尽量将各功能部分模块化(如步进电机驱动、直流电机驱动，PG 电机驱动，开关电源等), 以便于同类机型资源共享 , 各功能模块界线需清晰 . 1.3 接插口(如电源输入，输出负载接口，采样接口等)尽量分布在图 纸的四周围 , 示意出实际接口外形及每一接脚的功能 . 1.4 可调元件(如电位器 ), 切换开关等对应的功能需标识清楚。1.5 每一部件(如 TUNER,IC 等)电源的去耦电阻 / 电容需置于对应 脚的就近处 . 1.6 滤波器件(如高 / 低频滤波电容 , 电感)需置于作用部位的就 近处 . 1.7 重要的控制或信号线需标明流向及用文字标明功能 . 1.8 CPU 为整机的控制中心,接口线最多 . 故 CPU 周边需留多一些 空间进行布线及相关标注 , 而不致于显得过分拥挤 . 1.9 CPU 的设置二极管需于旁边做一表格进行对应设置的说明 . 1.10 重要器件(如接插座 ,IC, TUNER 等)外框用粗体线(统一 0.5mm). 1.11 用于标识的文字类型需统一 , 文字高度可分为几种(重要器件
如接插座、IC、TUNER 等可用大些的字 , 其它可统一用小些的 ). 1.12 元件标号照公司要求按功能块进行标识 . 1.13 元件参数 / 数值务求准确标识 . 特别留意功率电阻一定需标 明功率值 , 高耐压的滤波电容需标明耐压值 . 1.14 每张原理图都需有公司的标准图框 , 并标明对应图纸的功能 , 文件名 , 制图人名/ 确认人名 , 日期 , 版本号 . 1.15 设计初始阶段工程师完成原理图设计并自我审查合格后 , 需 提交给项目主管进行再审核 , 直到合格后才能开始进行 PCB 设计 . 二.原理图的设计规划: 2.原理图设计前的方案确认的基本原则： 2.1 需符合产品执行的标准与法规 包括国标,行规,企业标准,与客户的合同,技术协议等. 2.2 详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要 求。一般包括:精度/功能/功率/成本/强度/机构设计合理等考虑因素. 2.3产品的稳定性和可靠性设计原则:
新能源汽车驱动电机发展趋势 容来源网络，由“机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在机械展. 随着全球汽车电动化渗透率的不断提高，驱动电机行业将会迎来整体规模的迅速扩。在这一过程当中，具备规模效应和技术优势的第三方电机制造商将有机会迅速扩大市场份额，收获业绩的大幅增长。 全球驱动电机市场趋势 根据估测，随着全球汽车电动化快速推进，新能源汽车电机系统市场将随之快速扩，市场规模有望从2015年的$23亿增长到2030年的$318亿。 新能源汽车电机系统主要包括电动机和逆变器两部分，虽然同其他大部分汽车零部件一样，这两部分部件长期都面临降价压力，但是由于新能源汽车总量的上升，行业总体还是具备较大上升空间。我们预期到2030年市场规模年均增速将在18%-20%左右。 系统单价方面，电机系统整体往高功率方向发展的同时也带来了装配价格的提升。
根据估测，在中性假设条件下，2030年电动车销量将达到2000万台，约占当年乘用车总销量的16%-18%。然而，如果放到乐观情景下，即电池价格大幅下滑，且环保政策更加严厉的条件下，电动车销量增长的速度有可能大幅上升，我们预期在乐观情况下新能源汽车年销总量有可能达到3000万台的水平，约占当年汽车销量的25%-27%。 预计单电机混动车的功率需求大约在30kw左右(平均价格约$200-$300)，双电机插电混功率约为50-100kw(平均价格$800-$1000)，纯电动车的电机功率约为200kw(平均价格$1000-$1500)。 电动机市场情况 我们预计到2030年电动机(不包括逆变器)的销量年均增速将达到18%，到2030年行业整体销量达到$195亿，相较2015年$12亿的水平扩展近17倍。
硬件电子电路基础
第一章半导体器件 §1-1 半导体基础知识 一、什么是半导体 半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）
二、半导体的导电特性 本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。 硅和锗的共价键结构。（略） 1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化 ?掺杂──管子 ?温度──热敏元件 ?光照──光敏元件等 2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴 ?自由电子──受束缚的电子（－） ?空穴──电子跳走以后留下的坑（＋） 三、杂质半导体──N型、P型 （前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。 ?N型半导体（自由电子多） 掺杂为＋5价元素。如：磷；砷P──＋5价使自由电子大大增加原理：Si──＋4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。 载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。 o空穴──少子 o自由电子──多子 ?P型半导体（空穴多） 掺杂为＋3价元素。如：硼；铝使空穴大大增加 原理：Si──＋4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。 B──＋3价 载流子组成：
o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由B提供的空穴──数量多。 o空穴──多子 o自由电子──少子 结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子； P型半导体中的多数载流子为空穴。 §1-2 PN结 一、PN结的基本原理 1、什么是PN结 将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。 2、PN结的结构 分界面上的情况： P区：空穴多 N区：自由电子多 扩散运动： 多的往少的那去，并被复合掉。留下了正、负离子。 （正、负离子不能移动） 留下了一个正、负离子区──耗尽区。 由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。 方向：N--> P 大小：与材料和温度有关。（很小，约零点几伏）
单元二MPS模块化生产线及传感器的应用 2.1 MPS 教学系统简介 一、MPS 概念 模块化生产培训系统（MPS，Modular Production training System）是目前流行的机电一体化教学设备。MPS 体现了机电一体化的技术实际应用。 MPS 设备是一套开放式的设备，用户可以根据自己的需要选择设备组成单元的数量、类型，最多可由9 个单元组成，当然最少时一个单元亦可自成一个独立的控制系统。而由多个单元组成的生产系统可以体现自动生产线的控制特点。二、MPS 的基本组成 多个单元组成的MPS 系统可以较为真实地模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。其中，每个工作单元都可以自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。 图2–1 MPS-1型模块化生产线外形图 各个单元的执行机构主要是气动执行机构和电机驱动机构，这些执行机构的运动位置都可以通过安装在其上面的传感器的信号来判断。 在MPS 设备上应用多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体的通过状态、物体的颜色、物体的材质、物体的高度等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工作实现高度自动化的前提之一。 在控制方面，MPS 设备采用PLC 进行控制，用户可根据需要选择不同厂家的PLC（英集斯公司主要使用三菱公司的FX2N 系列PLC、西门子公司的S7-200 系列PLC 和S7-300 系列PLC）。MPS 设备的硬件结构是相对固定的，但学员可以根据自己对设备的理解、对生产
加工工艺的理解，编写一定的生产工艺过程，然后再通过编写PLC 控制程序实现该工艺过程，从而实现对MPS 设备的控制。 三、MPS 的基本功能 MPS 设备给学员提供了一个半开放式的学习环境，虽然各个组成单元的结构已经固定，但是，设备的各个执行机构按照什么样的动作顺序执行、各个单元之间如何配合、最终使MPS 模拟一个什么样的生产加工控制过程、MPS 作为一条自动生产流水线具有怎么样的操作运行模式等，学员都可根据自己的理解，运用所学理论知识，设计出PLC 控制程序，使MPS设备实现一个最符合实际的自动控制过程。 MPS 系统中每个单元都具有最基本的功能，学员可这些基本功能的基础上进行流程编排设计和发挥。 四、上料检测单元 功能简介：完成整个系统的上料工作，将大工件输出，判断出其颜色，并将其信息发 给后一站。此站可配合触摸屏或组态控制而为整个系统的主站。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列； 扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络； 组成模块：回转料斗、提升装置、光电识别组件。 五、供料单元 功能简介：作用是为加工过程逐一提供加工工件。由双作用气缸从料仓中逐一推出工件，转换模块上的真空吸盘将工件吸起，在旋转缸的驱动下将工件移动至下一个工作站的传输位置。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列； 扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络； 组成模块：真空组件、旋转模块、供料模块。 六、检测单元： 功能简介：检测单元主要是检测加工工件的各种特性，如颜色、材质、高度等。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列； 扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络； 组成模块：工件高度检测模块、提升模块、工件材质及颜色识别组件。 七、加工单元： 功能简介：工件将在旋转平台上被检测及加工。通过具有四个工位的加工旋转平台， 进行加工模拟，并进行加工质量的模拟检测。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列； 扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络。 八、搬运单元： 组成模块：旋转平台、模拟钻孔模块、模拟检测组件功能简介：该搬运单元由无杆气缸、椭圆形活塞气缸和夹爪等部件组成，通过移动、上下伸缩、抓取等动作，将前一单元上的工件传入下一执行单元。 PLC 主机：三菱FX2N 系列、西门子S7 系列； 扩展模块：485、PPI、MPI、Profibus 网络；
2系统方案设计 2.1 数字示波器的工作原理 图2.1 数字示波器显示原理 数字示波器的工作原理可以用图2.1 来描述，当输入被测信号从无源探头进入到数字示波器，首先通过的是示波器的信号调理模块，由于后续的A/D模数转换器对其测量电压有一个规定的量程范围，所以，示波器的信号调理模块就是负责对输入信号的预先处理，通过放大器放大或者通过衰减网络衰减到一定合适的幅度，然后才进入A/D转换器。在这一阶段，微控制器可设置放大和衰减的倍数来让用户选择调整信号的幅度和位置范围。 在A/D采样模块阶段，信号实时在离散点采样，采样位置的信号电压转换为数字值，而这些数字值成为采样点。该处理过程称为信号数字化。A/D采样的采样时钟决定了ADC采样的频度。该速率被称为采样速率，表示为样值每秒（S/s）。A/D模数转换器最终将输入信号转换为二进制数据，传送给捕获存储区。 因为处理器的速度跟不上高速A/D模数转换器的转换速度，所以在两者之间需要添加一个高速缓存，明显，这里捕获存储区就是充当高速缓存的角色。来自ADC的采样点存储在捕获存储区，叫做波形点。几个采样点可以组成一个波形点，波形点共同组成一条波形记录，创建一条波形记录的波形点的数量称为记录长度。捕获存储区内部还应包括一个触发系统，触发系统决定记录的起始和终止点。 被测的模拟信号在显示之前要通过微处理器的处理，微处理器处理信号，包括获取信号的电压峰峰值、有效值、周期、频率、上升时间、相位、延迟、占空比、均方值等信息，然后调整显示运行。最后，信号通过显示器的显存显示在屏幕上。 2.2 数字示波器的重要技术指标 （1）频带宽度 当示波器输入不同频率的等幅正弦信号时，屏幕上显示的信号幅度下降3dB 所对应的输入信号上、下限频率之差，称为示波器的频带宽度，单位为MHz或GHz。
战斗机航空电子革命――F-35综合航空电子系统综述 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。
研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI系统和各显示器之间的通信采用速度为2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。 共有6个分布式孔径系统（DAS）传感器用来实现围绕飞机360o的红外探测保护，为飞行员提供更高的视觉灵敏度，并能实现夜间飞机近距编队飞行。还可在夜间和烟尘覆盖情况下为飞行员在头盔显示器上显示飞机下方目标图像。飞机内部安装的光电目标定位系统（EOTS）对DAS的导弹来袭告警能力进行了增强。EOTS提供窄视场，但距离较远的目标探测能力。根据任务软件的指令，EOTS可以在雷达不开机的情况下提供目标信息。 1.更为先进的机载AESA多功能雷达 比较典型的例子是美国最新一代战斗机F-35的多功能综合射频系统（MIRFS）。它是建立在APG-81 AESA雷达的基础上的一个功能广泛的系统。它不仅能够提供雷达的各种工作方式，它还能提供有源干扰、无源接收、电子通信等能力。MIRFS 频带较一般机载AESA要宽得多，同时能够以各种不同的脉冲波形工作，保证了雷达信号的低截获概率（LPI）。同F-22的APG-77 AESA
1.1电路硬件设计基础 1.1.1电路设计 硬件电路设计原理 嵌入式系统的硬件设计主要分3个步骤：设计电路原理图、生成网络表、设计印制电路板，如下图所示。 图1-1硬件设计的3个步骤 进行硬件设计开发，首先要进行原理图设计，需要将一个个元器件按一定的逻辑关系连接起来。设计一个原理图的元件来源是“原理图库”，除了元件库外还可以由用户自己增加建立新的元件，用户可以用这些元件来实现所要设计产品的逻辑功能。例如利用Protel 中的画线、总线等工具，将电路中具有电气意义的导线、符号和标识根据设计要求连接起来，构成一个完整的原理图。 原理图设计完成后要进行网络表输出。网络表是电路原理设计和印制电路板设计中的一个桥梁，它是设计工具软件自动布线的灵魂，可以从原理图中生成，也可以从印制电路板图中提取。常见的原理图输入工具都具有Verilog/VHDL网络表生成功能，这些网络表包含所有的元件及元件之间的网络连接关系。 原理图设计完成后就可进行印制电路板设计。进行印制电路板设计时，可以利用Protel 提供的包括自动布线、各种设计规则的确定、叠层的设计、布线方式的设计、信号完整性设计等强大的布线功能，完成复杂的印制电路板设计，达到系统的准确性、功能性、可靠性设计。 电路设计方法(有效步骤) 电路原理图设计不仅是整个电路设计的第一步，也是电路设计的基础。由于以后的设计工作都是以此为基础，因此电路原理图的好坏直接影响到以后的设计工作。电路原理图的具体设计步骤，如图所示。
图1-2原理图设计流程图 （1）建立元件库中没有的库元件 元件库中保存的元件只有常用元件。设计者在设计时首先碰到的问题往往就是库中没有原理图中的部分元件。这时设计者只有利用设计软件提供的元件编辑功能建立新的库元件，然后才能进行原理图设计。 当采用片上系统的设计方法时，系统电路是针对封装的引脚关系图，与传统的设计方法中采用逻辑关系的库元件不同。 （2）设置图纸属性 设计者根据实际电路的复杂程度设置图纸大小和类型。图纸属性的设置过程实际上是建立设计平台的过程。设计者只有设置好这个工作平台，才能够在上面设计符合要求的电路图。 （3）放置元件 在这个阶段，设计者根据原理图的需要，将元件从元件库中取出放置到图纸上，并根据原理图的需要进行调整，修改位置，对元件的编号、封装进行设置等，为下一步的工作打下基础。 （4）原理图布线 在这个阶段，设计者根据原理图的需要，利用设计软件提供的各种工具和指令进行布线，将工作平面上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。 （5）检查与校对 在该阶段，设计者利用设计软件提供的各种检测功能对所绘制的原理图进行检查与校对，以保证原理图符合电气规则，同时还应力求做到布局美观。这个过程包括校对元件、导线位置调整以及更改元件的属性等。 （6）电路分析与仿真 这一步，设计者利用原理图仿真软件或设计软件提供的强大的电路仿真功能，对原理图的性能指标进行仿真，使设计者在原理图中就能对自己设计的电路性能指标进行观察、测试，从而避免前期问题后移，造成不必要的返工。
综合模块化航电（IMA）硬件单元 1. 目的 本技术标准规定（CTSO）适用于为综合模块化航电（IMA）硬件单元申请技术标准规定项目批准书（CTSOA）的制造人。本CTSO 规定了综合模块化航电硬件单元为获得批准和使用适用的CTSO标记进行标识所必须满足的最低性能标准（MPS）。 2. 适用范围 a. 本CTSO适用于自其生效之日起提交的申请。本CTSO具体针对以下硬件单元： （1）硬件模块； （2）装载硬件模块的机柜或机架。 b. 符合本CTSO要求的硬件单元可用来支持功能CTSO设备或按照CCAR-21、23、25、27、29、33或35部批准的系统（例如，作为型号合格证组成部分批准的刹车系统）。功能CTSO的批准和飞机级批准不在本CTSO的范围之内。 c. 附录3给出了硬件单元的相关术语。 d. 按本CTSO批准的综合模块化航电硬件单元，设计大改应获得CAAC的批准。参见CCAR-21R3第21.313条。
3. 要求 在本CTSO生效之日或生效之后制造并欲使用本CTSO标记进行标识的硬件单元，必须满足硬件单元最低性能标准。本CTSO附录1给出了综合模块化航电硬件单元最低性能标准制定准则。 a. 功能：本CTSO适用于预期满足按本CTSO附录1准则制定的最低性能标准的设备。本CTSO不针对预期执行的飞机级功能，而是为支持接收、处理和输出数据等通用功能的硬件提出环境鉴定试验要求。获得本CTSO批准的硬件单元在加载相应软件程序时，也可能需要满足其他CTSO功能要求。对于软件与硬件的组合，应使用适用的CTSO对其进行额外的CTSO功能批准。设备或系统执行的未获得CTSO批准的功能，必须在装机过程中由局方评估和批准。 b. 功能限制： （1）本CTSO不适用于为目标发射器生成无线电频率信号的设备。 （2）本CTSO针对的软件功能仅限于支持电子件号和/或功能软件加载的软件。 c. 失效状态类别：失效状态类别取决于在特定飞机环境中执行的功能及其用途。失效状态类别划分必须由安装批准过程中的安全性评估来确定，不属本CTSO范围。制造商必须声明每个硬件单元的硬件设计保证等级和软件等级。任何关于飞机安装、软硬件接口、或硬件设计保证等级和软件等级的假设，都应进行声明，并应包含在安装限制或说明中。
第30卷 第10期航 空 学 报 Vol 130No 110 2009年 10月ACTA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA Oct. 2009 收稿日期:2008208228;修订日期:2008211218 基金项目:总装备部预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程 大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003) 通讯作者:褚文奎E 2mail :chuwenkui @1261com 文章编号:100026893(2009)1021912206 综合模块化航空电子系统软件体系结构综述 褚文奎,张凤鸣,樊晓光 (空军工程大学工程学院,陕西西安 710038) Overvie w on Soft w are Architecture of Integrated Modular Avionic Systems Chu Wenkui ,Zhang Fengming ,Fan Xiaoguang (Institute of Engineering ,Air Force Engineering University ,Xi ’an 710038,China ) 摘 要:作为降低系统生命周期费用(L CC )、控制软件复杂性、提高软件复用程度的重要手段之一,软件体系结构已成为航空计算领域的一个主要研究方向。阐述了综合模块化航空电子(IMA )的理念,分析了推动 IMA 产生和发展的主要因素。总结了ARINC 653,ASAAC ,GOA 以及F 222通用综合处理机(CIP )上的软件 体系结构研究成果,并讨论了IMA 软件体系结构需要解决的若干问题及其发展趋势。在此基础上,对中国综合航电软件体系结构研究提出了一些见解。 关键词:综合模块化航空电子;软件体系结构;开放式系统;软件工程;军事工程中图分类号:V247;TP31115 文献标识码:A Abstract :As an important means to decrease system life cycle cost (L CC ),control software complexity ,and improve the extent of software reuse ,software architecture has been a mainstream research direction in the aeronautical computer field.This article expatiates the concept of integrated modular avionics (IMA ).Three major factors are analyzed which promote the development of IMA architecture.IMA software architectures presented by ARINC specifications 653,ASAAC ,GOA ,and F 222common integrated processor (CIP )are summarized.Discussion about some problems to be solved and the development trend is made for IMA soft 2ware architecture.Finally ,some views are presented about IMA software architecture research in China.K ey w ords :integrated modular avionics (IMA );software architecture ;open systems ;software engineering ;military engineering 军用航空电子系统(以下简称:航电)是现代 战机的“中枢神经”,承载了战机的绝大部分任务,比如电子战、通信导航识别(CN I )系统等,是决定战机作战效能的重要因素。 F 222的航电综合了硬件资源,重新划分了任务功能,标志着战机的航电结构正式演变为综合式。在此基础上,F 235将航电硬件综合推进到传感器一级,并用统一航电网络取代F 222中的多种数据总线,航电综合化程度进一步提高[1]。 与此同时,航电软件化的概念逐渐凸现。F 222上由软件实现的航电功能高达80%,软件代码达到170万行,但在F 235中,这一数字刷新为800多万行。这表明,软件已经成为航电开发和实现现代化的重要手段[2] 。 航电综合化和软件化引申的一个重要问题是如何合理组织航电上的软件,使之既能够减少生 命周期费用(Life Cycle Co st ,L CC )和系统复杂度,同时又能在既定的约束条件下增强航电软件的复用性和经济可负担性。此即是航电软件体系结构研究的主要内容。 1 综合模块化航空电子 111 综合模块化航空电子理念 综合模块化航空电子(Integrated Modular Avi 2onics ,IMA )(注:该结构在国内一般称为综合航 电)是目前航电结构发展的最高层次,旨在降低飞机LCC 、提高航电功能和性能以及解决软件升级、硬件老化等问题。与联合式航电“各子系统软硬件专用、功能独立”的理念不同,IMA 本质上是一个高度开放的分布式实时计算系统,致力于支持不同关键级别的航电任务程序[3]。其理念概括如下: (1)系统综合化。IMA 最大限度地推进系 统综合,形成硬件核心处理平台、射频传感器共享;高度融合各种传感器信息,结果为多个应用程
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程学术报告 课程名称：电机与电器学科最新发展动态设计题目：电机驱动技术的发展现状及前 景展望 姓名：王胤燊 学号：11S006014 指导教师：梁维燕院士邹继斌教授 杨贵杰教授翟国富教授时间：2012.7.10 哈尔滨工业大学
电机驱动技术的发展现状及前景展望 王胤燊 （哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江哈尔滨150001） 摘要：一个多世纪以前电动机的发明使其成为工业革命以后的主要驱动力之一。它在各种机械运动中的广泛应用使生活变得简单并最终推动了人类的进步。逆变器的出现推动了交流电机速度和转矩控制的发展，这使得电机在仅仅30年就应用到了不可思议的领域。功率半导体元件和数字控制技术的进步使得电机驱动具有了鲁棒性并且能够实现高精度的位置和速度控制。交流驱动技术的应用也带来了能源节约和系统效率的提高。这篇文章回顾了交流电机逆变技术的发展和应用中所起的作用，并介绍了电机驱动技术的发展前景。未来更有效更强劲的电机驱动技术的发展对于实现不污染电网系统和提高生产力这样的节能环保型驱动很重要。 PRESENT STATE AND A FUTURISTIC VISION OF MOTOR DRIVE TECHNOLOGY W ANG Yinshen, (Dept of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) Abstract：One of the main driving force behind the industrial revolution was the invention of the electric motor more than a century ago. Its widespread use for all kinds of mechanical motion has made life simple and has ultimately aided the advancement of human kind. The advent of the inverter that facilitated speed and torque control of AC motors has propelled the use of electric motor to new realms that was inconceivable just a mere 30years ago. Advances in power semiconductors along with digital controls have enabled realization of motor drives that are robust and can control position and speed to a high degree of precision. Use of AC motor drives has also resulted in energy savings and improved system efficiency. This paper introduces some futuristic vision for the motor drive technology. The development of more efficient, more powerful electric motor drives to power the demands of the future is important for achieving energy savings, environmentally harmonious drives that do not pollute the electrical power system, and improving productivity. 1引言 电机本体及其控制技术在近几年取得相当大的进步。这要归功于半导体技术的空前发展带来的电力电子学领域的显著进步。电机驱动产业发展的利处已经触及各种各样的设备，从大型工业设备像钢铁制造厂、造纸厂的轧钢机等，到机床和半导体制造机中使用的机电一体化设备。交流电机控制器包括异步电机控制器和永磁电机控制器，这两者在电机驱动业的全过程中起着关键性作用。图1所示为电流逆变器（异步电机控制器）和交