[发明专利]一种多阶冗余系留气球姿态控制系统及其协同控制方法

摘要

本发明公开了一种多阶冗余系留气球姿态控制系统及其协同控制方法。控制系统从实现逻辑上划分为三个逻辑层系统层、链路层和处理层。系统层将地面控制子系统的指控计算机和显控台，球上控制分机的球控计算机进行双冗余，且采用系统控制权处理方法。链路层将指控计算机、球控计算机、每个执行器之间的通信设备进行双冗余，且采用数据交换方法。处理层将球控计算机的处理器、执行器的处理器进行双冗余，且采用处理器仲裁决策方法。每个逻辑层的设计具备相对独立的功能划分和任务划分，同时针对每个逻辑层提供相对独立的控制，一方面降低不同逻辑层上设备间的耦合度，另一方面增强同一逻辑层上的冗余设备之间的协同性。

主权项

一种多阶冗余系留气球姿态控制系统，其包括地面控制子系统和受控于该地面控制子系统的多个球上子系统；每个球上子系统包括球上控制分机、执行控制器、多个执行器、多个传感器、多个信号采集器；该球上控制分机接收该地面控制子系统的控制命令，并根据该控制命令采集该传感器和信号采集器的采样信号并回传该地面控制子系统，还根据该控制命令控制至少一个执行器驱动相应的执行器运行；其特征在于：该多阶冗余系留气球姿态控制系统从实现逻辑上划分为三个逻辑层：系统层、链路层和处理层；该系统层将该地面控制子系统的指控计算机和显控台进行双冗余，且还将该球上控制分机的球控计算机进行双冗余；该系统层的冗余控制实现采用系统控制权处理方法；该链路层将该指控计算机和每个球控计算机之间的通信设备进行双冗余：双冗余收发信机、双通道地空通信，还将该球控计算机和每个执行器之间的通信设备进行双冗余：双通道执行通信、双通道板间通信；该链路层的冗余控制实现采用数据交换方法；该处理层将每个球控计算机的处理器进行双冗余：双冗余计算机板卡，还将每个执行器的处理器进行双冗余：双冗余FPGA执行控制器、多路冗余传感器、多路冗余采集器；该处理层的冗余控制实现采用处理器仲裁决策方法；其中，每个逻辑层的设计具备相对独立的功能划分和任务划分，同时针对每个逻辑层提供相对独立的控制，一方面降低不同逻辑层上设备间的耦合度，另一方面增强同一逻辑层上的冗余设备之间的协同性。