飞控系统余度管理算法在VxWorks中的实现

飞控计算机余度控制程序
飞控计算机是飞机的“大脑”，负责控制飞行姿态、航向和高度等关键参数。

飞控计算机的余度控制程序被设计用于在飞行中监控飞机的余度，以确保飞行的稳定性和安全性。

余度是指飞机绕某一轴的自由旋转能力，也是飞机姿态控制的重要参数之一。

余度控制程序的主要作用是通过传感器和数据分析，在飞行过程中自动调整飞机的余度，以保持航向的稳定和适应不同飞行阶段的需求。

在起飞和降落阶段，飞机的余度应该趋于平稳和稳定，以确保安全性。

余度控制程序会根据飞机的动态参数，通过算法计算出对应的控制指令，使飞机保持适当的余度角度。

这样一来，飞机可以更好地应对起降时的横向风和侧风，保持飞行路径的准确性和稳定性。

而在巡航阶段，飞机的余度控制需要根据飞行计划和制定的航线进行调整。

余度控制程序会不断监测飞机的余度，并与飞行计划进行比对，确定是否需要进行微调。

如果飞机偏离了预定航线，余度控制程序将发出警告信号，并通过调整舵机和发动机的控制指令，使飞机重新回到正确航线上。

此外，余度控制程序还可以进行自适应调整。

根据飞机的负载情况和气象条件，程序可以即时调整飞机的余度控制参数，以保持飞机的平稳性和节能性。

例如，在大风天气中，余度控制程序可以增加对
飞机的控制强度，以应对更强的侧风干扰，同时减小不必要的姿态调整，提高飞机的燃油效率。

飞控计算机的余度控制程序是现代飞机不可或缺的一部分，它通过精密的数学模型、先进的算法和实时数据分析，确保了飞机在各个飞行阶段的平稳性和安全性。

无论是起飞、降落还是巡航，余度控制程序都扮演着重要的角色，为飞行员提供了强大而可靠的飞行控制手段，使得飞机能够安全、高效地完成各类飞行任务。

使用RTW和VxWorks实现某飞控测试系统的开发
杨松波;王新民;刘少华
【期刊名称】《机械与电子》
【年(卷),期】2004(000)012
【摘要】给出了一种实现某飞控测试系统的新方法.使用Matlab的Simulink工具箱建立了飞机模型,利用代码生成工具箱将其转换为C代码,再利用嵌入式操作系统VxWorks的集成开发环境Tornado把该代码下载到嵌入式主机,从而和一些其它外围设备快速完成飞控测试系统的开发.通过对最终实时测试结果的采集分析,验证了该方法的快速可行性.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】杨松波;王新民;刘少华
【作者单位】西北工业大学,陕西,西安,710072;西北工业大学,陕西,西安,710072;西北工业大学,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于RTW和嵌入式操作系统VxWorks的飞控系统半物理仿真实现 [J], 曹锦业;卢京潮;郭鹍;梁丽均
2.利用RTW和DSP实现某无人机飞控测试平台 [J], 王耿;贾伟
3.基于RTW和VxWorks的飞控系统仿真实验平台研究 [J], 陈怀民;吴凯;程鹏飞;段晓军
4.基于RTW和VxWorks的无人机仿真系统设计与实现 [J], 向孝龙;陈欣;李春涛
5.基于RTW ERT/VxWorks的实时仿真方法实现 [J], 王先泽;刘志勤;陈怀民;王道彬;管懿梅
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计算机与多媒体技术Computer And Multimedia Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering 飞行控制计算机的余度分析与设计文/许静I 夏珊2（1.中国直升机设计研究所 江西省景德镇市333001 2.航空工业昌河飞机工业集团有限责任公司 江西省景德镇市333001 ）摘 要：本文从工程实际出发，简述了飞行控制计算机的双余度管理策略，设计方案结合了硬件余度和软件容错技术，在系统软件中 应用了故障监控、余度管理和表决技术等，大大提高了飞行控制计算机的可靠性，保障直升机的飞行安全。

关键词：飞行控制计算机；双余度；硬件冗余；软件管理低速、低空和机头方向不变的机动飞行及在小面积场地垂直升降是直升机的突出特征，由于这些特点使其具有广阔的用途及发展前景。

对于其核心部件飞行控制计算机的要求也更加严格，需要更高的可靠性，而单一提高硬件系统中元器件的可靠性无法提高整机可靠性，所以余度技术被应用到飞行控制计算机的设计中，降低技术复杂度和提高故障覆盖率是余度配置中首要解决的问题，目前应用广泛，技术相对成熟的是双余度飞行控制计算机的设计，这种结构资源少，重量轻，便于实现。

1飞行控制计算机的系统结构与工作原理余度技术的应用能明显提高飞行控制计算机在执行任务时的安全可靠性，但不是简单的余度叠加，并非余度数越多越好，双余度飞行控制计算机的设计综合考虑了可靠性与系统复杂程度的指标，釆用硬件冗余和软件管理的管理策略，硬件方面增加了一路功能相 同的飞控计算机通道，主机具自输出控制权，副机作为热备份。

飞行控制计算机通过总线系统与航电系统进行交联，接收来自航电系 统、遥控系统、机上传感器的总线、模拟量及离散量信号，由机内双通道对采集到的控制指令、飞行参数、监控信号进行逻辑处理、参数加工以及故障监控等处理，通过交叉传输链路实现双通道之间的信号交互，由双余度表决策略得到相关信号的表决值。

RTW和VxWorks的飞控系统仿真实验平台的开发0、引言飞控系统仿真工作是飞控系统设计工作的重要辅助手段。

在系统设计初期进行数学仿真研究，对飞机运动特性需要进行详细分析，建立飞机的数学仿真模型，检验飞控系统的功能是否符合要求。

数字仿真的目的是方便快速地得到初步设计结果，能够很好地指导系统设计工作的进行。

由于对飞控系统仿真实验的实时性要求很高，单纯在Matlab/Simulink下进行的仿真不能够完全满足仿真实时性的要求，本实验平台采用VxWorks操作系统作为软件代码运行环境，完全可以满足系统对仿真实时性的要求，采用RTW自动代码生成功能可以大大减少仿真软件的开发工作量，避免手工编码引入的错误，缩短仿真试验平台的开发周期。

1、基于RTW和VxWorks的仿真实验RTW是Matlab图形建模和仿真环境Simulink的一个重要补充功能模块，它是一个基于Simulink的代码自动生成环境，它能够直接从Simulink的模型中产生优化的、可移植的和个性化的代码，并根据目标配置自动生成多种环境下的程序，利用它可以加速仿真过程，生成可以在不同的快速原型化实时目标下运行的程序。

RTW十分适合用于加速仿真过程、快速原型化、形成完善的实时仿真解决途径和生成产品级嵌入式实时应用程序，使用RTW进行实时硬件的设计测试，用户可以缩短开发周期，降低成本。

VxWorks是专门为实时嵌入式系统设计开发的操作系统软件，为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务间通信[5]。

VxWorks从1983年设计成功以来，已经经过广泛的验证，成功地应用在航空、航天、舰船、通信、医疗等关键领域。

该操作系统具有良好的持续发展能力、高性能内核以及友好的用户开发环境使其在嵌入式实时操作系统领域处于领先地位。

Tornado集成开发环境是嵌入式实时领域中最新一代的开发调试环境，是实现嵌入式应用程序的完整的软件开发平台，是开发调试VxWorks系统不可缺少的组成部分。

双双余度飞控计算机余度管理算法设计与实现作者：马超郭勇刘意王亮马倩来源：《科技风》2017年第01期摘要：飞控计算机是自动飞行控制系统数据处理、控制和综合的核心，其可靠性对飞机的飞行安全有着至关重要的影响。

通常采用余度设计提升飞行控制系统的可靠性和容错能力，余度设计的关键技术就是余度管理策略和方法，系统的故障容错能力主要是通过余度管理功能来实现的。

针对本文提出的双双余度飞控计算机架构，详细描述了其余度管理算法的设计流程，采用这样的设计模式使得系统软件架构清晰，结构明确，大大提高了飞控系统安全性和可靠性的要求。

关键词：双双余度；飞控计算机；余度管理；容错性飞控计算机是面向飞行控制系统应用的计算机，主要任务是完成控制率计算、余度管理和机内自检测[ 1 ]。

飞行控制系统是安全关键系统，为此，对飞控计算机的安全性和可靠性提出了极高的要求，军用飞机飞控系统的可靠性要求为1.0×10-7/飞行小时以上（民机为10-9/飞行小时）[ 2 ]，同时还必须满足一次故障工作、二次故障安全的安全等级。

因此，飞控计算机通常采用余度技术以满足上述要求。

本文提出的飞控计算机采用了双双余度架构，其容错系统的关键技术就是余度管理，余度管理是决定系统可靠性的关键因素，也是容错管理的主要功能。

系统的故障容错能力主要是通过系统的余度管理来实现的。

本文概要介绍了双双余度飞控计算机系统软件的架构设计，并对余度管理算法做出了详细的描述，该设计方法很好的应用于飞控系统软件的开发中，大大提高了飞控系统的容错性和可靠性。

1 系统概述1.1 体系结构设计双双余度飞控计算机采用2×2相似余度构型，系统包含2台相同构型的飞控计算机，每台飞控计算机机箱内包含命令通道（A通道）和监控通道（B通道）两个通道。

2台飞控计算机间可互换，计算机内命令通道和监控通道具有相同的硬件设计，运行相同软件。

两台计算机之间采用松耦合的交联方式，不设置同步总线。

基于VxWorks的无人直升机飞控应用软件改进与实现胡泽龙;孙刚;徐智【摘要】在开发有人直升机飞控系统应用软件的基础上,结合某型无人直升机特性,实现对该型无人直升机原有飞控系统应用软件的改进.该改进的飞控应用软件基于VxWorks多任务操作系统进行开发,通过硬件与软件相结合,实现了双余度管理,能够提升直升机飞控系统的控制性能及可靠性.通过在模拟仿真环境下的严格验证,该软件能够实现所设计的功能,并且能够使某型无人直升机正确有效地完成飞行任务.【期刊名称】《直升机技术》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P24-28)【关键词】双余度;无人直升机;飞行控制系统;VxWorks操作系统【作者】胡泽龙;孙刚;徐智【作者单位】中国直升机设计研究所,江西景德镇 333001;中国直升机设计研究所,江西景德镇 333001;中国直升机设计研究所,江西景德镇 333001【正文语种】中文【中图分类】V249.1220 引言无人直升机从起步到如今，一直饱受关注。

无人直升机重量轻，体积小，能够更有效地完成多种特殊任务。

飞控系统作为无人直升机的飞行控制核心，对于飞行安全以及任务的顺利完成，起到十分关键的作用。

飞控应用软件是飞控系统的关键软件，对于飞控系统能够顺利飞行更是起到决定性作用。

某型无人机飞控软件基于μC/OS-II操作系统编写，采取单一余度管理，对于整体飞控系统要求很高。

而采用VxWorks作为操作系统，进行双余度设计，能够有效地避免单一余度失效导致的各种问题，在单机状态下依旧可以顺利地完成飞行任务，提高了飞控系统的可靠性。

本文通过对某型无人直升机进行改进，实现一款基于VxWorks操作系统的，采用双余度架构的无人直升机飞控系统应用软件，能够实现该型无人直升机飞行控制与管理系统的主要任务，稳定直升机姿态(俯仰、横滚)和航向，控制发动机风门和直升机飞行航迹(爬升、下降、巡航、左右盘旋、悬停等)，完成从起飞到降落整个过程的飞行管理，包括对动力装置、机载电气设备和任务设备的管理、故障诊断及处理等多项任务。

基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计
张朋;李春涛
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2014(22)8
【摘要】针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性.
【总页数】5页(P2687-2691)
【作者】张朋;李春涛
【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,南京 210016;南京航空航天大学自动化学院,南京 210016
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.一种ARM+DSP架构的小型无人机飞行控制平台软件设计 [J], 雷金奎;赵晨;陈浩
2.小型固定翼无人机飞行控制软件设计与开发研究 [J], 张岩
3.基于H2最优控制的小型无人机飞行姿态控制器设计 [J], 冀晓萌;董朝轶;李健;闫放
4.基于多DSP的无人机飞行控制软件设计 [J], 刘培强;祖家奎
5.基于STM32微控制器的小型无人机飞行控制系统 [J], 董峰;常佶
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EXCHANGE OF EXPERIENCE 经验交流摘要：论文对供电控制管理软件需求进行了分析，根据其实时性、可靠性要求高等特点，选择了基于实时操作系统VxWorks的软件开发模式，对软件的任务划分、优先级设置和任务间的通信机制进行了设计，在实际应用中验证了设计的合理性和可靠性，为基于VxWorks 的飞机供电控制管理软件设计提供一定的参考。

关键词：VxWorks；供电控制管理软件；多任务程序一、前言随着现代飞机逐步向多电乃至全电的方向发展，供电系统信息化、测试性、维修性等要求也大大提高，因此供电控制管理计算机承担了对供电系统状态感知、信息融合处理、容错构型控制以及用电负载自动管理等重要功能，驻留其上的供电控制管理软件具体实现上述功能，对软件的可靠性和实时性有较高的要求。

VxWorks 是一个运行在目标机上的实时操作系统，可根据用户需求进行裁减，具有良好的可靠性和实时性，在航空航天等领域被广泛应用[1]。

二、供电控制管理计算机交联设备供电控制管理软件运行于供电控制管理计算机上，外围设备的交联关系为：供电控制管理计算机通过1553B 总线接收航电发送的控制命令，并向航电上传供电系统的简图页信息、飞参信息和告警信息，并通过429总线接收发电机控制器（GCU）、直流电源控制保护器（DCPCU）上传的状态信息进行供电系统信息综合处理。

三、供电控制管理软件需求供电控制管理软件需实时采集供电系统各汇流条电压状态、接触器、继电器和断路器的通断状态以及故障状态，通过429总线接收发电机控制器、直流电源控制保护器上传的总线信息，综合上述信息后解算得到供电系统的简图页信息、飞参信息和告警信息，通过1553B总线上传给航电实时显示；根据采集的供电系统状态完成大功率负载的自动管理、供电系统故障时的供电转换控制。

四、软件开发模式从软件需求可以看出，供电控制管理计算机需将当前供电系统的状态实时发送给航电进行显示，同时需完成供电系统的容错控制和负载管理功能，因此供电控制管理软件具有实时性、可靠性要求高等特点。

三余度飞行控制计算机余度管理算法研究飞行控制计算机是现代飞机的核心组件之一，它负责管理和控制飞机的各种飞行操作。

飞行控制计算机的稳定性和可靠性对飞机的安全飞行至关重要。

本文将研究飞行控制计算机的余度管理算法，以提高其可靠性和性能。

一、引言飞行控制计算机的作用是监控和控制飞机的各个子系统，并作出相应的控制决策。

在航空工程中，为了确保飞机的安全飞行，通常会使用冗余机制来提高系统的可靠性。

冗余机制可以在部分组件失效时仍能保证系统正常工作，从而实现对飞行控制计算机的余度管理。

二、余度管理算法介绍余度管理算法是一种用于冗余系统的故障探测和修复的算法。

飞行控制计算机的余度管理算法的主要目标是检测故障和自动进行故障恢复，以保证航空器的正常运行。

常见的余度管理算法包括冗余控制系统、故障诊断系统和自适应控制系统等。

三、三余度控制系统三余度控制系统是一种常用的余度管理算法，它基于三组相互独立的控制器，并使用投票机制来决定最终的控制输出。

当某个控制器出现故障时，其他两个控制器可以通过投票的方式决定替代控制器的输出，从而保证飞行控制计算机的正常工作。

四、故障诊断系统故障诊断系统是另一种常用的余度管理算法，它通过监测飞行控制计算机的传感器和执行器信息，实时检测系统中的故障，并进行故障定位和诊断。

故障诊断系统可以提高飞行控制计算机的可靠性和安全性，减少飞行事故的发生。

五、自适应控制系统自适应控制系统是一种可以自动调整控制器参数和结构的余度管理算法。

通过对飞行控制计算机的学习和模型更新，自适应控制系统可以适应不同的飞行任务和环境变化，并实现更加精确和高效的控制。

自适应控制系统的研究可以提高飞行控制计算机的适应性和性能。

六、余度管理算法的应用余度管理算法在实际飞行控制计算机系统中得到了广泛的应用。

它可以应用于民航飞机、军用飞机和无人机等各种类型的飞行器，用于保障飞行的安全和可靠性。

余度管理算法的不断改进和创新将进一步提高飞行控制计算机的性能和稳定性。

三余度飞控系统余度管理算法设计与实现
王道彬;陈怀民;康芳;吴成富
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2007(15)11
【摘要】利用余度技术可以很好提高飞行控制计算机系统的可靠性和容错能力;余度设计的的故障容错能力主要是通过系统的余度管理来实现的;在对余度管理算法进行了深入研究的前提下,结合嵌入式实时操作系统VxWorks的特点,详细描述了三余度飞控计算机系统余度管理算法的设计流程,采用这样的设计使得系统结构紧凑,大大提高了系统的实时性和安全性要求.
【总页数】3页(P1621-1623)
【作者】王道彬;陈怀民;康芳;吴成富
【作者单位】西北工业大学,软件与微电子学院,陕西,西安,710065;西北工业大学,无人机特种技术国家重点实验室,陕西,西安,710065;西北工业大学,无人机特种技术国家重点实验室,陕西,西安,710065;西北工业大学,软件与微电子学院,陕西,西
安,710065;西北工业大学,无人机特种技术国家重点实验室,陕西,西安,710065【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.基于PC104的三余度飞控计算机同步算法的设计与实现 [J], 马秋瑜;吴成富;陈怀民;邓宏德;段晓军
2.飞控系统余度管理算法在VxWorks中的实现 [J], 刘小雄;陈怀民;章卫国;吴成富;黄宜军
3.三余度飞控系统余度管理算法设计与研究 [J], 吴腾飞;李秀娟;李春涛;周星宇
4.双双余度飞控计算机余度管理算法设计与实现 [J], 马超;郭勇;刘意;王亮;马倩
5.三余度无人飞机管理计算机的设计与实现 [J], 刘铎;马小博;程俊强
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一种基于VxWorks操作系统的余度系统分区加载技术
吴斌;张文静;屈盼让;任晓琨
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2016(000)002
【摘要】针对机载余度系统,提出一种软件加载技术.机载计算机每个通道中均装载全部四个通道的控制软件,通过通道识别信号,加载不同的控制软件,因此可以实现各个余度在控制不同系统功能的同时具有可互换性,并且大大提高机载计算机的可靠性.
【总页数】2页(P53-54)
【作者】吴斌;张文静;屈盼让;任晓琨
【作者单位】中航工业西安航空计算技术研究所,陕西西安710119;陕西省建筑设计研究院有限责任公司,陕西西安710018;中航工业西安航空计算技术研究所,陕西西安710119;中航工业西安航空计算技术研究所,陕西西安710119
【正文语种】中文
【中图分类】V249.1;TP316.2
【相关文献】
1.一种基于Flash的VxWorks操作系统快速引导方法设计 [J], 肖二宁;张兴明;李晗;魏帅
2.一种地面数字电视多频网中EGP广告系统分区投放技术的探讨 [J], 梁凌霄;
3.一种面向VxWorks操作系统的应用程序安全加载技术 [J], 赵西香
4.一种基于强度试验的加载控制技术的研究 [J], 盛锴;朱亚辉
5.基于JTAG技术的FLASH加载——一种新的在板编程技术 [J], 郑先刚;张学斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。