[发明专利]一种非相似三余度机载电气负载管理中心

说明书

技术领域

本发明涉及到机载配电技术、计算机技术、通讯技术等方面，属于航空电气系统领域。具体涉及一种基于DSP和FPGA的非相似三余度机载电气负载管理中心，可应用于无人机机载配电系统。

背景技术

随着近年来多电/全电飞机的快速发展，电气机载设备大幅度增加，这对飞机的配电系统提出了更高的要求。为适应多电/全电飞机的配电需求，目前主要采用的是先进的固态配电和负载的自动管理技术以实现飞机的自动配电。自动配电系统是指以飞机电气系统处理机为控制系统，采用多路传输技术，通过汇流条控制器、负载管理中心、电气远程终端、固态功率控制器、大电流机电混合式功率控制器对飞机电气负载进行自动管理的配电系统。自动配电系统通过智能管理和固态功率控制器的联合应用，由座舱内的综合显示装置显示系统状态，微型计算机代替了飞行人员的操作，每个固态功率控制器接通或断开电气负载必须按负载要求的逻辑方程进行，飞机上每个电气负载都对应一个逻辑控制方程。自动配电系统在减轻配电系统的重量，实现负载自动管理，保证供电的质量，提高系统的容错能力和可靠性方面具有优势。

电气负载管理中心是多电/全电飞机自动配电系统中的关键部件，它的作用是保证飞机上所有用电设备连续的提供满足规定技术性能的电能，保证用电设备的正常工作，若供电系统发生故障时，能够及时的按照预定的方案进行容错处理。它利用智能模块来代替飞行人员的操作，进行自动控制和负载管理，可大大减少配电系统的电缆长度以及飞行人员的负担，改善现有的配电方式和负载管理方法。

为了提高配电系统的可靠性，电气负载管理中心多采用余度设计，比较常见的是相似余度设计。相似余度是指各余度通道使用相同结构的软硬件设计，虽然相似余度设计结构简单，降低了开发成本，但是由于各余度通道之间的耦合十分紧密，容易发生同态故障，即在某种特定的工作状态和工作环境下各余度同时失效。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出非相似三余度机载电气负载管理中心，应用于无人机机载配电系统，有效的减少了机载电气负载管理中心的同态故障，提高了系统的任务可靠性。

本发明三余度电气负载管理中心，具有三个余度，以及一个辅助控制系统。

令三个余度分别为ELMC1、ELMC2与ELMC3；其中，ELMC1、ELMC2的核心控制芯片均采用一片DSP；ELMC3的核心控制芯片采用一片FPGA。

ELMC1、ELMC2与ELMC3均用来实现：

a、采集SSPC的状态信息，包括开关状态信息、负载状态信息以及跳闸状态信息，并生成SSPC所对应的负载状态方程。

b、接收PSP发送的负载请求供电标志位，并生成相应的电源请求方程；根据不同供电状态下的负载的供电优先级不同，在电气负载管理系统提前定义好负载管理优先级方程；根据电源请求方程和负载管理优先级，以及SSPC的负载状态方程，生成其电气负载控制方程，得到电气负载控制信号，即SSPC的开通关断命令，并向各个SSPC发送对应的开通或关断指令，控制各个SSPC的开通或关断。

c、向PSP传输SSPC的状态信息。

所述辅助控制系统的核心控制芯片采用一片FPGA，用来对ELMC1、ELMC2中的DSP，及ELMC3中FPGA发送同步信号，使ELMC1、ELMC2、ELMC3三余度实现任务级同步，即同步采集SSPC状态信息，同步接收PSP的电源请求指令；且当ELMC1、ELMC2、ELMC3生成负载控制信号之后，分别向辅助控制系统发送准备就绪指令；待辅助控制系统接受到ELMC1、ELMC2、ELMC3发送的准备就绪指令后，向ELMC1、ELMC2、ELMC3发送传输指令，此时ELMC1、ELMC2、ELMC3向辅助控制系统传输生成的负载控制信号，辅助控制系统通过表决系统，对ELMC1、ELMC2、ELMC3传输的负载控制信号进行表决，得到ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能信号，控制ELMC1、ELMC2、ELMC3的使能和关断。

所述ELMC1与ELMC2采用不同的编程语言实现功能，ELMC1中DSP的串行通信接口的发送器操作和接收器操作采用中断方式来完成；ELMC2中DSP的串行通信接口的发送器操作和接收器操作采用查询方式来完成。

本发明的优点为：