[发明专利]一种基于1553B总线的三余度数字式作动器控制器

说明书

技术领域

本发明属于机电伺服控制技术，涉及一种基于1553B总线的三余度数字式作动器控制器。

背景技术

伺服作动系统是飞行器控制系统的执行部件，用于实现飞行器舵面的位置控制，是组成飞行控制系统的重要分系统之一。研制高可靠、高性能的伺服作动器控制器对于提高伺服作动系统乃至整个飞行控制系统的性能有着重要意义。

充分利用数字计算机的智能化，向数字化、集成化和结构简化的方向发展，是飞行控制、作动控制今后发展的必然趋势。尽管数字伺服系统的概念早已提出，数字计算机在飞行控制系统中使用已有多年，然而当前飞行控制的作动系统仍采用模拟式控制回路，不可避免地存在：结构繁杂，元器件数量众多，可靠性差，易受干扰；控制算法简单，功能单一，难以实现余度管理；不具备总线通信能力等缺点，不能适应现代飞行控制系统的任务要求。

借助DSP等高速数字处理器和1553B数字总线，本发明中的数字控制相比模拟控制具有明显的优越性：

(1)为了提高可靠性，伺服作动系统几乎不无例外地都要采取冗余配置，冗余技术在提高系统可靠性的同时增加了伺服作动系统实现地复杂性。系统除了需要伺服控制功能外，还实现比较监控、信号表决等复杂逻辑运算等余度管理策略，数字控制方式容易实现这些功能；数字控制可以实现高覆盖率的机内检测与自诊断。

(2)数字控制便于修改控制律构型或实现复杂的增益或参数的多变量函数变化规律，为大运算量的基于神经网络的自适应算法提供了硬件平台。

(3)数字控制器的抗干扰性更强，体积更小、重量更轻，系统结构简化。采用DSP等嵌入式计算机系统，可以将其与作动器整合在一起，组成集成式数字作动系统或称为灵巧型作动系统，使系统结构更为简单、可靠。

(4)1553B总线是一种双余度、高实时性的数字总线，和传统模拟信号传输方式相比，其可靠性高、抗干扰能力强，有利于系统余度配置和管理方案的实施，有利于伺服作动系统向模块化方向发展。

发明内容

本发明的目的是：提供一种高可靠性、控制性能更好、体积更小、结构更为简化的具有1553B总线通信能力的作动器控制器。

本发明的技术方案是：基于1553B总线的三余度数字式作动器控制器，采取同构型三余度配置，主动并列运行工作方式，每个通道在硬件上主要包括：DSP处理器10，CPLD芯片13，FLASH存储器05，A/D转换器12，D/A转换器07，驱动电路模块08，三口RAM 06，通道隔离模块14，1553B总线通信模块09，其特征在于：

(1)浮点型DSP处理器10，是控制器的核心，控制器通过1553B总线方式与飞控计算机通信，接收飞控指令，向飞控计算机发送作动器工作状态。1553B总线与DSP处理器之间的接口电路由CPLD芯片13实现。

(2)三通道之间的交叉通道链接(CCDL-Cross Channel Data Link)采用三端口RAM 06实现，简化了结构，提高了通信速度和可靠性。

2、作动器控制器的余度配置、管理方案及其控制方法，其特征在于：

(1)将作动器控制器三余度配置，采取了比较监控和DSP处理器10、FLASH存储器05、A/D转换器12、D/A转换器07、驱动电路模块08等单元自监控措施，可以检测系统一次故障、二次故障。检测到故障后，通道隔离模块14对故障通道隔离，实现控制器二次故障工作，从而提高系统可靠性。

(2)作动器控制器的控制算法采用基于神经网络PID的自适应控制算法，保证伺服作动系统在余度降级后动静态特性尽可能不降低。

经优化设计后的数字式作动器控制器能与作动器组合在一起，组成集成式数字作动系统，即灵巧型作动系统。

本发明的优点是：与常规作动器控制器相比，本控制器可靠性更高；处理能力强大，借助复杂的智能控制算法实现更高的控制品质；抗干扰能力更强；体积、重量缩小，便于简化结构，实现伺服作动系统集成化。

附图说明

图1是本控制器余度配置方案框图。

图2是本控制器单通道硬件结构框图。

图3是一种神经网络PID的自适应控制策略示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。

1.系统余度配置与管理方案(参见图1)。

本控制器在硬件上采用同构型三余度配置，主动并列运行工作方式，每个通道都具有独立工作，完成同样的功能。