[发明专利]用于航空飞行器的全分布式飞控系统及其操作方法和航空飞行器

说明书

本发明涉及一种用于航空飞行器的全分布式飞控系统，包括多个控制链路，多个控制链路分别包括驾驶舱操纵信号控制器、多个作动器控制器、飞行传感器控制器、数据接口控制器和系统供电控制器，其中驾驶舱操纵信号控制器、作动器控制器、飞行传感器控制器、数据接口控制器和系统供电控制器被配置成能够通过现场总线彼此通信，由此获取全分布式飞控系统及其相关系统的信息，自主进行本地运算/控制和任务的执行，并分别具有独立的核心处理器和独立的监控处理器。本发明还涉及一种包括这种全分布式飞控系统的航空飞行器以及一种通过全分布式飞控系统为航空飞行器提供全分布式飞控的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于航空飞行器的全分布式飞控系统，本发明还涉及一种包括这种全分布式飞控系统的航空飞行器以及一种提供通过所述全分布式飞控系统为航空飞行器提供全分布式飞控的方法。在本发明中使用全分布式布置的现场智能控制器，控制器按功能分为驾驶舱操纵信号控制器、作动器控制器、飞行传感器控制器、数据接口控制器以及系统供电控制器，各个控制器之间采用高速串行总线连网通讯。

背景技术

与一般的飞控系统中采用飞控计算机进行集中式的信号处理和舵面控制指令运算等功能不同，全分布式飞控系统利用高速总线通讯和智能控制器的高数据处理能力，将信号处理、控制律运算、舵面监控等功能分散到各个分布在作动器上的控制器上执行。

民用航空飞行器一般通过副翼、升降舵、方向舵、扰流板等活动舵面对航空飞行器进行滚转、俯仰、偏航、减速等操纵，实现飞行控制。

现代航空飞行器采用的电传飞控系统，通常通过飞控计算机集中处理驾驶舱操纵指令、航空飞行器位姿传感器信号和作动器反馈信号，根据控制律计算舵面控制指令，通过模拟量指令直接控制舵面作动器并接受传感器反馈，执行指令驱动航空飞行器升降舵、方向舵、副翼、扰流板舵面运动，控制航空飞行器位姿，并与外部系统进行数据交互。空客A320/330/340，波音B777，中国商飞ARJ21等航空飞行器采用了该类架构

控制作动器的模拟信号一般包括作动器电液伺服阀EHSV控制信号、EHSV位移传感器激励和反馈信号、作动筒位移传感器激励和反馈信号、压力传感器激励和反馈信号、模式切换电磁阀控制信号，每个作动器信号线合计约20多根。

近年来，飞控系统逐渐开始采用分布式布置在作动器上的远程控制器(REU)，远程控制器通过点对点总线实现简单的作动器控制和信号反馈，简化了飞控电子到作动器的控制信号，一般仅需电源线和差分总线合计4根信号线。空客A350/380，波音B787、庞巴迪C系列、中国商飞C919等航空飞行器采用了该类架构。

该架构中实现了飞控系统中作动器控制器的局部分布式布局，但仍然依赖飞控电子集中处理驾驶舱操纵指令、航空飞行器位姿传感器信号和作动器反馈信号，控制律和外部系统接口也驻留在飞控电子中，这种算法、控制、监控逻辑、任务调度和通讯集中在相对靠近的少数几个中央飞控电子中，也使得飞控电子软硬件设计高度复杂。

随着现代集成电路水平高速发展，微处理器、DSP、FPGA等控制芯片数据处理能力大幅提高，电路集成程度显著提升，同时，分布式现场总线技术日益成熟，能够达到高可靠性、高速、高实时性的性能指标，飞控系统具备了进一步向模块化、智能化、全分布式发展的技术基础。

发明内容

为了克服现有技术的劣势，本发明提出一种基于现场智能控制器的全分布式飞控系统，主要特点如下：

驾驶舱操纵信号、航空飞行器位姿传感器数据、作动器控制和反馈、外部数据接口均采用分布式布置的现场智能控制器处理；

不再依赖集中式的飞控电子进行信号处理、控制律算法、控制、监控逻辑、任务调度和通讯功能，将这些功能分配到各个分布式现场智能控制器中执行；

各个智能控制器通过全数字式现场总线互联，实现信号数据、系统状态共享，智能控制器按自身任务选择需要的数据作为输入，实现预定任务。