飞机自动配电系统

飞机自动配电系统（通用11篇）

飞机自动配电系统 篇1

0 引言

飞机外表面喷涂长期以来依靠人工作业, 随着飞机工业的飞速发展, 外表面涂层的工艺要求不断提高, 产能大幅提升, 传统的施工方法使涂装工序成为产能瓶颈, 工艺质量也无法达到技术要求。尾翼是飞机表面涂装过程中施工难度较大的区域, 本系统就是在这一需求推动下研发的。系统是基于整机状态下对飞机尾翼部位进行自动喷涂, 飞机通过牵引车牵引就位, 无精确定位措施, 系统必须自行检测飞机当前位置和空间姿态并在系统内根据检测的结果对喷涂作业程序进行调整以适应飞机当前的位置和姿态。本文将从需求分析、系统构成、结构描述、控制系统描述和实验结论等方面进行阐述。

1 需求分析及系统概述

飞机尾翼分为垂直尾翼和水平尾翼, 为了实现对其外表面的自动喷涂, 在装备方面需要重点解决如下五个问题:

1) 喷涂过程中的喷涂姿态可调、可控;

2) 喷涂过程中喷涂工艺过程可调、可控;

3) 自动喷涂工作区域完全覆盖尾翼喷涂区域;

4) 飞机尾翼喷涂状态下的位置、姿态的检测和分析;

5) 喷涂程序的自动纠偏。

系统采用标准型喷涂机器人用于喷涂过程中的喷涂姿态调控;应用当前国际先进的气、液控制技术完成对直接影响喷涂工艺效果的涂料流量、喷涂扇幅和喷枪雾化效果等进行数字化精密控制;由于飞机尾翼喷涂区域很大, 喷涂机器人自身臂展无法覆盖, 系统配置了机器人变位机来扩展机器人的活动范围;采用激光跟踪仪对飞机尾翼上的多个定位点进行空间位置测量, 通过专用软件计算出尾翼当前位姿与标准位姿的偏差值, 机器人喷涂软件根据计算出的偏差值自动调整喷涂轨迹以适应当前尾翼的位姿, 实现尾翼外表面的自动喷涂。

2 系统构成及设备描述

2.1 系统构成

根据上面的分析, 系统需要由如下五个部分构成:

1) 喷涂机器人1套;

2) 3自由度机器人变位系统1套;

3) 工件位置检测、分析系统1套;

4) 输供漆系统及工艺过程控制系统1套;

5) 工作站总控制系统1套。

2.2 设备描述

1) ABB IRB5500型喷涂机器人

(1) 主要性能指标:

机器人轴数:6;

机器人本体重量:540 kg;

各轴的运动范围如表1所示。

重复定位精度:0.15 mm;

控制柜环境温度:+5°C~+40°C;

电源电压:3Ph, 380VAC+10%/-15%, 50Hz;

中空手腕负重:15 kg;

运转噪音:≤72d B。

(2) ABB IRB-5500型机器人工作范围图 (如图1所示) 。

2) 3自由度机器人变位系统

机器人变位系统实现机器人沿飞机尾翼宽度方向 (X轴) 、沿飞机前后方向 (Y轴) 和垂直方向 (Z轴) 的运动。X轴运动范围为15米, Y轴运动范围为3米。Z轴运动范围为2米。

X轴布置如图2所示。在地面上铺设两条工字轨道, 采用轮式驱动, 小车在轨道上运动。由伺服电机带动小车前方两个主动轮同步运动。小车与轨道间有非接触防倾覆限位装置, 避免发生意外时设备倾倒砸伤飞机。

Y轴安放在X轴的小车上, 采用伺服电机驱动, 齿轮齿条传动, 直线导轨导向的布置方式, 实现滑台Y方向运动。

Z轴安放在Y轴的滑台上, 采用伺服电机驱动, 滚珠丝杠传动, 直线导轨导向的布置方式。设计配重平衡升降平台和机器人的重量, 机器人安放在Z轴的升降平台上。

另外, 为了进一步扩大机器人的工作范围, 在机器人手腕部加装延长杆。

3) 工件位置检测、分析系统

飞机没有精确定位装置, 需在作业前精确检测其当前位置和姿态, 本系统通过激光跟踪仪对尾翼外表面上多个 (大于4个) 定位点进行空间位置测量, 通过定位点的空间坐标值即可计算出当前尾翼空间位姿与系统记录的标准位置的偏差值, 喷涂机器人根据这个偏差值自动调整喷涂作业程序, 以适应尾翼当前的位姿。工件位置检测、分析系统基本构成如下:

(1) 主机;

(2) 控制器;

(3) 位置检测与分析软件;

(4) 放射棱镜及基座;

(5) 支撑剂环境传感器等附件。

4) 输供漆系统及工艺过程控制系统

(1) 输供漆系统

涂料输供系统完成对涂料从供漆罐到喷枪的输供及控制, 由涂料输供单元、涂料清洗单元、喷具单元、气路控制单元、流量控制单元、空气过滤组件及连接附件构成。

涂料输供单元具有供料泵、搅拌器、涂料调压器、涂料稳压塔、涂料过滤器等构成;为了便于设备清洗, 系统配置了1套CCV自动换色、清洗阀组, 用于实现自动换色、清洗功能。为了换色、清洗方便, 在自动静电喷枪供漆管路上进行改进, 增加清洗旁路, 在清洗时打开管路, 能快速、方便的清洗管路, 清洗产生的废液可集中储存在废漆桶中, 便于集中处理。

(2) 工艺过程控制单元

喷具采用自动空气喷枪。为了保证喷涂工艺, 可分别对喷枪的涂料流量、雾化空气、扇幅空气等进行调节。采用气动流量调节阀对油漆流量进行控制, 每个气路配有独立的空气压力调节器, 可保证涂料流量和空气压力的稳定, 喷枪的开关枪控制在总控系统中完成。配合ABB机器人的PPRU工艺过程处理单元和IPS工艺控制软件共同完成喷涂工艺的精密控制。

5) 工作站总控制系统

总控系统完成系统外围数据实时采集和处理, 协调ABB机器人和3自由度机器人变位系统的配合作业。总控制系统分为上位机和机器人变位控制系统两部分, 上位机采用西门子S7-300PLC, 完成系统外围检测信号的处理和机器人信息交互, 通过Profibus-DP网络, 将激光跟踪仪测试的工件位置偏差值传送给机器人。

3 设计验证

为了降低设计风险, 项目实施过程中分别进行了理论计算、设计仿真和有限元分析。

3.1 设计仿真

通过仿真软件验证机器人及变位系统可以满足空间活动范围要求。

1) 水平尾翼外沿

距地面3530mm;距垂直尾翼外沿1900mm;喷涂距离300mm。

2) 垂直尾翼最外点

距地面3267mm;距垂直尾翼外沿3000mm;喷涂距离300mm。

3) 垂直尾翼内侧

距地面4500mm;距垂直尾翼外沿2600mm;喷涂距离300mm。

仿真结论:通过对飞机尾翼各个极限位置的喷涂姿态仿真, 可以证明本系统可完全覆盖尾翼的喷涂区域。

3.2 有限元分析

分析结论:机器人变位机最大结构变形量为:1.49mm, 完全满足系统性能要求。

4 系统工作流程描述

尾翼喷涂工作完整流程如图6所示。

5 结束语

本文论述的飞机尾翼自动喷涂系统已得到试验验证并投入到实际应用当中, 该系统的各项性能指标均达到或超过了设计要求, 很好地解决了用户的工艺难题, 对飞机新的自动涂装工艺进行了成功的探索, 为飞机整机外表面自动喷涂工艺及装备研究打下坚实的基础。

摘要：系统采用标准的喷涂机器人作为喷涂动作的执行单元, 通过机器人变位机扩展喷涂机器人的活动范围以使机器人活动空间完全覆盖飞机尾翼的喷涂区域, 通过激光跟踪仪检测飞机当前位置和空间姿态。根据涂料的工艺特性选用空气喷涂, 喷具采用空气喷枪, 涂装工艺控制方面采用了目前国际先进的喷涂工艺精密控制技术, 结合有限元分析技术、离线编程技术和仿真技术, 最大程度的降低设计风险, 提升系统自动化程度和工艺水平。

关键词：尾翼,涂装,有限元分析,离线编程

参考文献

[1]王锡春.汽车涂装工艺技术[M].化学工业出版社, 2005.

[2]刘会成.涂装工艺及装备[M].化学工业出版社, 2013.

飞机自动配电系统 篇2

通信是配电自动化系统不可或缺的重要组成部分。目前应用在配电自动化系统的通信方式主要包括光纤以太网、光纤双环自愈，专线、无线蜂窝及GPRS通用分组无线业务等。用户需要因地制宜，选择适合当地配电网状况的一种或几种通信方式组合。配电自动化通信系统设计原则

1)配电自动化通信系统应和配电自动化系统应用功能紧密结合，将多种通信方式进行合理搭配，以取得最佳的性能价格比，满足系统的整体性能指标要求；

2)配电自动化通信系统的设计应具有先进性、实用性、可靠性、可扩展性； 3)主干通信网的设计应和配电自动化计算机网络系统相结合；拓扑结构应路径最短、涵盖配电终端范围最大，具有较好的扩展性；应具有较高的通信速率和较低的误码率；

4)非主干通信网的设计应和配电自动化站端系统相结合，在满足配电自动化整体性能指标和通信可靠性的基础上适当提高通信速率。2 配电自动化通信系统组网方案

整个配电自动化系统可以根据功能需求分为四个层次，即配电主站层、配电子站层、馈线终端（FTU）层、配电终端（TTU）层。各层之间的通信如下图所示： 1）配电主站和配电子站层之间的通信：采用同步数字通信网络（SDH）。SDH是一种基于时分复用的同步数字技术。对于上层的各种网络，SDH相当于一个透明的物理通道，在这个透明的通道上，只要带宽允许，用户可以开展各种业务，如电话、数据、数字视频等，而业务的质量将得到严格的保障。目前供电局与各个变电站之间一般建设了强大的SDH通信网络，SDH通信设备一般可提供2M或10M的数字通信接口，可将配电主站、配电子站置于SDH光环链路上，形成高速数据传输网。

采用这种通信方式，如果SDH系统提供的是2M的数字通道，需要在配电主站及各个配电子站配置E1/10&100Base-T网桥或直接配置路由器，利用E1通信线路，在配电主站与配电子站之间建立带宽为2M的数据传输通道。如果SDH直接提供10&100M网络接口，则可以直接接入配电子站网卡和配电主站局域网。通信网络如下图所示：

2）配电子站与FTU之间的通信：目前大多数城区配电自动系统采用了以光纤为介质的双环自愈或网络通信方式。光纤通信方式具有通信速率高、容量大、可靠性好、通信距离远、组网灵活和易于网管等特点。采用这种通信方式，一般选用ADSS电力专用通信光缆，沿着城区10KV配电线路进行敷设，在配电子站与馈线终端FTU之间形成物理上的环形或链形结构。分别为配电子站和馈线终端FTU配置一套光通信设备（光modem）。通信网络如下图所示：

3）配变终端TTU的通信方式：配变TTU的数量较多，分布范围大，运行环境复杂，TTU对通信实时性的要求相对FTU较低。从经济性实用性上考虑，可以利用FTU的汇集功能将其附近的TTU数据通过485专线方式进行汇集，然后通过FTU将TTU数据上传到主站。或采用GPRS通信方式，利用移动公司成熟的无线通信网络实现TTU直接和配电主站通信。

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新型的高效、低成本的无线分组数据业务。GPRS采用TDMA 时分多址方式（Time-division multiple Access）传输语音，采用分组的方式传输数据。GPRS网络是一个传输承载平台，提供的是端到端分组传输模式下数据的发送和接收。随着移动通信技术的迅猛发展，GPRS通信业务已经具备了承载专业数据通信的能力。

飞机自动配电系统 篇3

摘要：为了解决实际配电管理过程中出现的问题，全球纷纷采用配电自动化系统进行配电管理，但是由于配电自动化技术设备的科学有效性还有待完善，所以文章选择配电管理及配电自动化系统实施中的关键问题作为此次研究课题，并就相关问题进行了简要论述。

关键词：配电管理；配电自动化系统；电力配电

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0141-03

为了改变旧有电力配电不能满足现有配电需求的现状，迫切需要一项可以解决现有电力市场配电网络以及结构新型的技术性管理系统，为此我们把苗头放在了从20世纪70年代就开始获得全球各国广泛应用的配电自动化系统。

1 配电管理相关概念

在实际进行配电自动化系统结构中不仅仅包含馈线自动化、变电自动化以及配电管理系统，而且在实际系统的应用过程中可以通过排查配电线路或变电站相关故障的查找与隔离实现做到将故障排查耗时最大缩短并以最快速度恢复供电时间等目的。

1.1 配电管理内容

配电管理简称为DMS，涉及范围广泛，包含有利用计算机操控进行供电工作企事业的活动管理、配电机械设备管理以及配电活动服务等内容；现有国家配电管理系统主要包括5大方面的内容，即计算机配电自动化管理、配电电网位置信息管理、配电活动网内信息结构重组、计算机总管理信息中心、用户需求分析接受管理。其配电系统管理要涉及到方方面面的专业知识，因为配电活动过程要涉及到网络信息数据接收与检测、配电系统实时状况分析、信息安全监测以及适时网络调度与电力输送自动智能化控制等等方面。

1.2 配电自动化管理内容

配电自动化管理系统主要将配电系统环境、数据、位置接收信息等进行系统相对设置，实现快速活动分配与管理，用很少的时间实现全网的独立运行，处理好大量数据信息的整合，将配电网系统中的信息数据检测、投诉、故障报修以及处理、负责承载分析、性能自动化检测等等功能发挥出来。利用最短的时间进行可靠性信息检索，为电网提供优质保障，其实就是利用计算机以及网络进行大量数据信息的离线接收、定位、检测等等节省人力的全方位自动化控制。

2 实施配电自动化的配电管理目的与原因

由于配电自动化系统可以利用配备的分段器、重合器等装置与配电系统内FTO联合进行作业，实现根据用电群体需求进行指定功能的自动化操控，集合现代先进计算机以及网络技术将信息数据进行快速传输、接收信息的高速定位，甚至在减少人为操作量还降低配电成本的情况下同时能将供电的质量上也达到一个质的飞跃。目前已经采取配电自动化系统多年的美国、德国等国家，初见规模系统化的配电自动化系统已经在实现配电活动的分段调控、远距离定位操控等问题的一体化配电自动化管理上获得显著成效。在这种实践证明效果良好的事实面前，我国大多数配电供应问题严重的城市地区也纷纷开始进行配电自动化系统的安置工作。虽然我国这方面相比较而言起步较晚，但是取长补短的技术性深化研究还是让我国在配电管理方面得到一定成效。

配电自动化系统具有高度负荷分摊与精湛的信息定位检索等功效。它主要是将运用信息技术与便捷的网络实现用电户与电力共配企业的利益双赢作为时效目标，在电力技术上达到故障自动检索定位，临时应急的急救处理，实现由于环境影响等不确定因素造成的电力供应阻碍、阻断等带来的临时性停电断电的故障频率，在供电成本最小化的同时达到质量与服务的最优化。所以为了实现最短时间获取最稳定最可靠信息的三最目标，采用配电自动化系统进行配电管理就一定可以实现我们预期的中小型城镇99%、大型城市99.9%，同时配电的供电电压合格率还高于98%的供电高质量性效率。只有这样才能减少供电维护带来的隐性经济损耗，实现国家最优化供电管理。

3 在配电管理中实施配电自动化系统注意要点

下面结合日前作者在实验室进行配电管理中实施配电自动化系统研究的实验过程中遇到的问题进行配电管理中实施配电自动化系统注意要点分析。

在实验中我们通常根据配电自动化系统与其他系统的关系（主站作为配电自动化的一个重要部分，所需要的数据种类较多，为了消除“信息孤岛”，以实现信息共享，应充分利用各种已有的系统中的信息：共享数据内容、共享数据一致性要求）进行配电管理的核心研究，所以在实验过程中我们为了更好地实现配电管理的高产高能低成本的经济效益，在笔者日前实际进行的实验室配电管理以及配电自动化系统的试验过程中还是遇到了很多故障排查不到位以及不能得到合理控制的问题。经过多次失败的教训总结，笔者得出这样三点核心装置自动化功能控制的要点：故障排除恢复自动化控制；数据监测保护、信息互换的自动化控制；负荷减压平摊转移与快速定位的自动化控制。

虽然上述三点为我们实验解决了实际操作中遇到的控制不良问题，但是在日前进行的实验过程中遇到了更多问题，遇到了随着信息技术发展而产生的电力供应不足导致试验重建甚至发生实验的颠覆性重组，为了减少试验过程中可避免的经济损耗，笔者在试验几经挫折后为读者总结出以下八点避免犯同样错误的操作要点：

（1）配电管理整体功能性分析：通过上文我们知道配电管理主要有5方面基本内容，而面对现今配电管理系统中超大负荷以及超额度信息数据积聚问题，只有使用高级的管理系统才能将超载性信息进行合理平摊、快速定位以及相应问题果断排查与处理。这就要做好配电管理系统各方面功能的协调配合，全力推进人机的高度协调与配合，在配电自动化系统进行故障排查定位的时候做好配电管理中其他辅助功能的活动作业，实现配电管理的统一功能性协调配合。

（2）为了真正落实配电自动化系统管理的配电网络故障快速定位，查取以及应急性电力输送作业恢复等相关功能的实现，需要在自动化系统里填入FA功能装置（如图1所示），这样才能有效识别故障点并进行预警、故障点隔离和电力活动复业等一系列功能的及时实时应用。由于配电管理中常见的故障类型主要有配电系统的单双性触点、线路两接故障以及三点触相线路问题等三大形态，因此，要依据运行电路实际情况进行故障报检与检修维护工作设置。

（3）将配电系统自动化故障排查与技术人员做好信息接收连接以便技术修复人员及时对故障点进行修复工作，恢复隔离故障线段的正常供电作业。

（4）我在实验过程中为了更好地对配电管理的故障信息位置进行精准定位，选择在原有GIS添加GJS位置信息定位操控平台，预想能将信息位置静态图形与配电运动的数据及形态做好叠合功能性协作，实现完整的系统模拟形态构建，从而更好地利用系统信息数据，甚至分析效果更加精确可靠，经过我的实验证明这个效果很好，所以也想推荐给大家。

（5）我在实验过程中由于对负荷信息的调度控制做好供求信息平衡分析不到位，无法实现新系统环境下充分利用自动化技术，所以为了将负控功能精确度测准度上进化升级为自动化配电管理的负控配电管理的独立功能系统，笔者通过多次试验以及资料查找给出系统原有负控结构图，希望能够为读者朋友提供严谨周密的研究分析。

（6）选择传输快、承载能力大、相对性价比较划算的配电运输方式，无论是有线还是光纤都要结合具体配电实际情况进行合理化选择。因为有些地域用电话线等有线传输较方便划算，而有些地域则选择电台或高智能化数据传输较符合实际数据分析与提取。毕竟各地域性建设现代化进度不同，如果不切实际地选取不适合使用的配电运输方式就要进行城市化配电的整体变迁甚至整个城市建设都要进行相应整改，这很不符合现实。

（7）试验中我将自动化配电管理的开关系统与FTU相适时结合（结构如图3所示），想通过回路实现故障识别后相应的自动重合功能控制实现，实现冲击力小的电流的精确识别，为了实现我国电力实际情况的功能性精确控制根据地域性配电特点选择3个计量3个保护的二表遥测法，甚至常开接点的分合闸电容操控配电闸结构。

（8）因为配电管理系统的信息主要呈现一种中低压向高压流动过渡趋势，所以配电系统的信息交换为了实现现时更新交换的目的就要进行按照地理特性分层。分别进行保护操控但又在自动化技术系统管理上实现统一整合的操控管理，但是整合的同时还要注意配电电力供应质量以及配电设备管理成本上面的控制。

4 结语

为了更好地实现国家配电系统化管理，加强国家配电统一系统化控制，更为了实现国家电力的美好明天，我们有必要对各种可能实现配电管理系统化管理的技术进行深入研究。希望本文的配电系统化系统的实施研究能够为读者朋友带来一定的借鉴性意义。

飞机自动配电系统 篇4

民机的进近着陆阶段是事故多发阶段, 也是最复杂的飞行阶段。由于这一阶段飞行高度低, 所以, 对飞机安全的要求也最高, 尤其在终端进近时, 飞机的所有状态都必须高精度保持, 直到准确地在一个规定的点上接地。对民机着陆, 目前世界上主要有仪表着陆系统、微波着陆系统、全球定位系统三种方式。

仪表着陆系统目前发展比较成熟, 但存在着智能提供单一而又固定的下滑道、波束覆盖区小、多径干扰严重等缺点;微波着陆系统主要优点是导引精度高、比例覆盖区大, 能提供各种进场航线和全天候导引功能, 但造价高, 地面和记载设备要求高, 换装代价较大, 发展受到限制;GPS是美国军方研制的卫星导航系统, 是继惯性导航之后, 导航技术的又一重大发展, 具有全球、全天候定位能力、军用信号定位精度高、应用范围广和相对造价低的优点, 但也存在由于受到人为干扰时误差较大的缺点。

本文对仪表自动着陆系统进行了控制律设计, 由于在着陆阶段, 飞机的高度和速度变化范围较小, 因此采用小扰动方法将飞机的非线性运动方程进行线性化处理, 从而利用简化后的线性模型进行运动分析和控制律设计。另外由于飞机自身的对称性, 在进行线性化过程中可以将纵向和横侧向进行解耦, 分别进行控制律的设计, 最后通过综合验证, 完成自动着陆系统的控制律设计。

仪表纵向自动着陆控制律设计

纵向自动着陆控制律包括内环电传增稳控制和外环俯仰角控制、下滑着陆航迹控制, 同时需要控制发动机调节速度, 所以纵向仪表自动着陆控制为姿态和航迹的综合控制。设计时需要先设计电传增稳控制律, 保证飞行稳定和驾驶员操纵的飞行品质, 再设计俯仰角跟踪回路以及纵向航迹跟踪保持控制回路。纵向自动着陆系统结构框图见图1所示。

(1) 内环纵向电传增稳控制系统

由于飞机在高速飞行时, 乘客主要感受法向过载的变化, 而在低速飞行时, 主要感受俯仰角速率的变化, 因此在考虑纵向飞行品质时, 采用C*准则, 即综合考虑飞机的法向过载和俯仰角速度进行内环电传纵向增稳的设计。纵向电传增稳控制采用C*显模型跟踪进行最优二次型设计, 该设计兼顾了飞机的操作品质和乘客舒适性, 满足了飞行品质的要求。包含全状态反馈的闭环控制增稳系统结构框图见图2所示。

(2) 俯仰角跟踪控制系统

俯仰角跟踪控制系统用于对飞机俯仰角进行控制, 能够根据飞行状态的需要将飞机保持在给定的俯仰角。作为飞机纵向航迹控制的内环, 其性能是保证自动着陆各阶段航迹精确跟踪的基础, 应实现对俯仰角指令快速、平稳的跟踪。俯仰角跟踪控制系统以纵向电传控制增稳系统作为内环进行设计, 采用了比例积分控制, 结构框图见图3所示。

(3) 速度保持与控制系统

飞机在自动着陆过程中, 需要精确控制着陆速度, 应采用自动油门系统实现速度保持与控制。着陆航迹偏差通过升降舵来进行修正, 而自动油门系统主要用来补偿着陆航迹跟踪过程中带来的速度偏差, 使速度保持在规定范围内。速度保持与控制系统结构框图见图4所示, 采用了比例积分控制。

(4) 定高控制系统

飞机自动着陆初始阶段即为定高阶段, 定高环节采用俯仰角控制环节作为内环, 对给定高度指令进行跟踪, 当偏离指定高度时, 飞机会自动调节飞行姿态, 爬升或下降到指定飞行高度。飞机定高平飞至截获下滑波束后转入下滑控制阶段。定高控制系统以俯仰角控制为内环, 反馈高度信号进行控制, 其结构框图见图5所示。

(5) 下滑波束导引系统

飞机着陆截获下滑波束后, 开始进入下滑线跟踪阶段。下滑波束导引系统通过建立航迹倾角∆u与波束偏差角Γ的关系, 构建对应反馈控制环节, 使飞机在下滑阶段能够自动修正偏差, 精确跟踪下滑线。

本文设定下滑波束线的仰角为3度, 航迹倾角∆u和波束偏差角Γ间的运动学关系见图6所示。

下滑波束导引系统以俯仰角控制系统为内回路, 利用下滑耦合器调节飞机姿态, 使波束偏差角最终为0。下滑波束导引系统下滑耦合器结构框图见图7所示。

(6) 拉平控制系统

飞机在垂直平面内, 从下滑过渡到实际着陆点的纵向运动轨迹称为拉平轨迹。自动着陆需要设计拉平控制律, 将下滑时的垂直速度减少到允许的着地速度, 使飞机平稳、安全接地。本文选取的拉平初始高度为15m, 采用指数曲线设计拉平轨迹, 公式为:

拉平控制系统也采用俯仰角控制系统作为内环, 通过改变姿态角来调整飞机的垂直下降速度, 拉平控制系统结构框图见图8所示。

使用Matlab/Simulink软件对纵向自动着陆控制系统进行仿真建模, 模型见图9所示。

仪表横侧向自动着陆系统控制律设计

横侧向自动着陆系统采用内环控制增稳、中环姿态控制和外环轨迹控制。在内环控制增稳回路的基础上, 中环姿态控制回路跟踪飞机姿态控制指令;外环飞机侧偏距控制回路消除在飞机着陆阶段相对于跑道中心线的侧偏距, 横侧向自动着陆系统结构框图见图10所示。

(1) 横侧向增稳控制

横侧向增稳控制主要是从增强稳定性和使滚转角与侧滑运动解耦的角度进行设计, 包括增稳控制以及前馈控制, 横侧向增稳控制结构框图见图11所示。

本文采用特征结构配置方法通过侧滑角β、滚转角速率p、偏航角速率r和滚转角φ反馈信号产生副翼和方向舵指令, 以使飞机具有良好的飞行品质。前馈控制用来实现飞机对驾驶员指令信号的快速跟踪以及滚转与侧滑运动的静态解耦。

(2) 横侧向姿态控制

横侧向姿态控制的基本要求是实现滚转角和偏航角的快速、精确跟踪, 采用模型跟踪最优二次型设计方法进行横侧向姿态控制, 其结构框图见图12所示。

(3) 侧向波束导引系统

侧向波束导引系统是将飞机偏离航向信标台发射的无线电波束中心线的信号通过耦合器变为滚转控制指令, 输给自动驾驶仪的侧向通道, 操纵副翼偏转来改变航迹方位角χ, 修正飞机水平方向上的航迹。即侧向波束耦合器与自动驾驶仪侧向通道耦合, 构成侧向波束自动控制系统, 自动修正飞机水平方向上的航迹, 使飞机对准跑道中心线飞行。

首先建立飞机侧向运动参数与波束偏差角λ之间的几何关系, 见图13所示。

图中:ψ为飞机纵轴偏离给定航向的偏航角;β为侧滑角;y为机偏离等信号线的侧向偏离;R为机重心到航向信标台的距离;λ为离波束等信号线的偏差角。

侧向波束耦合器是将波束偏差角信号转换为滚转指令信号的装置, 其控制律为PID控制, 公式为:

偏差角信号是使飞机稳定在高频无线电波等强度线上的基本信号, 积分信号用来消除静差, 角速率信号用来改善稳定性。综上分析, 侧向波束导引系统结构框图见图14所示。

使用Matlab/Simulink软件对侧向自动着陆系统进行仿真建模, 模型见图15所示。

仿真与分析

利用Matlab/simulink建模的自动着陆控制律模型软件对B747飞机的自动着陆过程进行仿真, 采用Matlab/GUI搭建的自动着陆系统仿真软件界面见图16所示。

在自动着陆系统仿真软件界面中设置飞行初始条件、环境参数及控制参数, 然后点击开始仿真按钮运行仿真模型, 本次设置的参数见表1所示。

自动着陆仿真曲线见图17至图25所示。

从上述飞机着陆曲线可以看出, 所设计的自动着陆控制律可以实现飞机对理想着陆轨迹的精确跟踪。整个着陆过程中滚转角、俯仰角、偏航角变化值都不大, 且振荡次数很少, 飞机姿态变化平稳, 对于民机来说, 具有较好的乘坐舒适性。飞机接地时, 俯仰角为3度, 主轮先接地, 符合实际着陆情况。

另外在定高段和下滑段, 采用自动油门系统进行速度保持, 因此能够将飞行速度控制在75m/s左右, 图中显示速度控制误差范围不超过1m/s。在拉平段飞机适当减速, 由75m/s平稳过渡到72m/s, 确保飞机平稳、安全的着陆。

结语

探索电力系统的配电自动化构架 篇5

关键词：电力系统  配电自动化  通信

中图分类号：TM76    文献标识码：A   文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0083-01

1 配电自动化的介绍

配电自动化是减少故障停电时间，提高供电可靠性的有效途径之一。在现代化的今天，国民对电力的需求越来越大，保证电力系统一直稳定、安全、高效的运行尤为重要。对此，在电力系统中合理地、有效地、规范地运用配电自动化系统，可以保障整个电力系统，提高电力系统的供电能力、供电安全性。配电自动化主要内容是实现饋电线路自动化和配电系统管理自动化。

（1）馈电线路自动化。实现馈电线路自动化也就意味着电力系统的运行状态检测完毕，可以确定电力系统的运行是否安全、稳定、高效。馈电线路自动化主要是进行馈电线路检测、控制和故障诊断与处理等自动化的进行。以此来了解整个馈电线路的状态，也就是电力系统的运行状态。所以，实现馈电线路自动化可以准确诊断出电力系统是否存在故障，为保障电力系统正常运行创造了条件。

（2）配电系统管理自动化。配电系统管理自动化可以实时掌握电力系统的状态，能够及时发现电力系统存在的故障或安全隐患，以此来保障电力系统的安全。配电系统可以自行的进行信息采集、分析、处理、整合等，再根据整合的信息，合理的、有效的监督和控制电力系统，以此来保证电力系统安全运行。

2 电力系统配电自动化构架

配电自动化系统的有效应用，可以保证电力系统运行效果良好。但实现这一目的并不是非常简单的，需要保证配电自动化系统构架良好。只有保证配电自动化系统构架良好，整个系统才能够有效的运行，保障整个电力系统。以下笔者就配电自动化系统的构架进行分析。

（1）配电管理系统。

在配电自动化系统中配电管理系统是非常重要的一部分，其能够保证整个配电自动化系统合理的、有效的运行。配电管理系统主要是由配电网数据采集和监控、地理信息系统、网络分析和优化、工作管理系统、负荷管理调度员培训模拟系统等。这使得配电管理系统具有多种功能，可以使配电自动化系统更加有效的应用，为实现电力系统更加安全、稳定、高效的应用创造条件。配电管理系统的功能主要有：

①配电网SCADA功能。配电网SCADA功能也就是变电自动化。配电管理系统可以通过配电网SCADA功能来收集配电网实时数据，并对这些数据进行分析、处理、整合等，得到的整合数据可以显示配电网的现状，一旦配电网出现问题，可以及时的予以处理。另外，配电网SCADA功能还能使馈线分布面向现场的F-RTU，也就是馈线自动化分布。

②负荷管理功能。配电管理系统的负荷管理功能具有较好的监视和控制效果，可以对馈电线路的负荷进行实时监控，掌握整个馈电线路的运行状态。与此同时，还能够验证馈电线路的负荷是否达到最低水平，避免馈电线路出现故障。负荷管理功能还可以对电力系统的各个开关进行监视，一旦某一开关状态不正常，负荷管理将会在第一时间予以补救，避免故障发生。

③收集配电网地理信息。由于配电网节点多、结构复杂、设备分散、设备管理任务繁重，且运行管理与地理位置有关。针对此种情况，配电网地理信息系统的有效应用是非常必要的。它能够进行远程监控和信息采集，并对所采集的信息进行处理，使其成为具有使用价值的信息。也就是说，通过配电网地理信息系统的有效应用，可以为用户提供地理图形、配电网地区分布、馈线配置信息等，为优化不同区域的配电网有很大帮助。

（2）配电网综合自动化通信系统。

电力系统中配电自动化得以有效的应用，需要通信的支持。为了保证电力系统中配电自动化可以合理的、有效的应用。在构建配电自动化系统时，配电网综合自动化通信系统是不可缺少的架构之一，其借助有效的通信手段，将数据传输到控制中心，使控制中心人员能够掌握远方设备状态，为保证整个电力系统更好的运行创造条件。配电网综合自动化通信系统主要通过配电线载波通信、光纤通信等通信方式来实现配电网自动化。

①配电线载波通信。此种通信方式是通过高频载波信号来传输信息的。在现代化的今天，这种通信方式具有良好的应用性，其能够抵抗外界的干扰，如电磁干扰。配电线载波通信具有成本低、传输快、传输稳定等优点，在配电网综合自动化通信系统中可以充分发挥此通信方式的优点，快速、稳定、可靠的传输数据。

②在现代化的今天，光纤通信的应用越来越广泛。它也是一种应用效果良好的通信方式，应用于配电网综合自动化通信系统中，能够传输大量数据、抵抗电磁干扰、快速传输数据，使监控中心能够接受到完整的数据。所以说，具有传输速率高、抗干扰能力强、频带宽、损耗低等优点的光纤通信可以在配电网综合自动化通信系统中发挥作用，使配电自动化效果更佳。

3 结语

在我国经济水平迅猛发展的今天，人们对于用电的需求越来越高。此种情况给电力系统带来了新的挑战。电力系统需要在正常运行状态下，为人们提供更多的电量。但是，个人们提供更多的电量，会增加电力系统安全风险，容易产生安全事故。对此，在电力系统中应用配电自动化是非常必要的。它能够调整、监督、控制电力系统的运行，尽量避免电力系统出现故障，促使供电正常、稳定、安全、高效的进行。可见，配电自动化具有良好的应用效果。对此，笔者在文中就配电自动化的构架进行了分析，以此来了解配电自动化的应用效果，希望对于电力系统中配电自动化更加有效的应用有所帮助。

参考文献

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[2] 吴国虎.浅谈电力系统的配电自动化[J].民营科技，2012（9）：54.

飞机自动配电系统 篇6

一、配电网可靠性评估中的贝叶斯模型网络

由于传统方法很难处理在一些特定条件下的可靠性评估，特别是在处理原始数据不足的情况下，准确性大大下降。利用贝叶斯预测模型能够顺利解决问题。

1.1贝叶斯网络及其双向推理性

贝叶斯网络是一个有向无环图, 论域中的变量在图中用节点表示, 节点间的关系用节点间的有向弧表示, 通过图形能够很好地表达出节点间的关系，从而确定节点间的不确定性关系。

贝叶斯有三种不同的推理方向，从而衍生出三种推理模式：前向推理。在这种模式中，节点之间存在直接的因果关系，按照由原因推出结果的方向进行推理;后向推理。与前向推理正好相反，后向推理是在已知结果的条件推理出可能的原因，方向是从结果到原因进行推理;解释推理。这是一种比较混沌的模式，在问题中既包含了结果也包含一部分原因，这时候需要从结果推理出其他导致这个结果的原因。是前向推理和后向推理的融合。

1.2故障树分析

故障树分析是对系统中各种故障的可能发生情况的一种分析方法。以顶端事件为根节点，顶端事件就是系统失败状态，根据系统中各部分对系统的影响程度即故障率，操作不当等利用逻辑与和逻辑或构造各个元件对系统失败的逻辑构成。根据故障树可以定量的确定每个元件损坏造成系统崩溃的发生概率，得到这个系统的最小割集。故障树的优点是能够将故障方式可视化，并指出特定情况下薄弱环节。

故障树是连接初始事件与终端事件后，对其进行分析从而发现系统故障的一种分析方法。尽管故障树能够很好地解决复杂系统可靠性分析的问题，但它的作用仍然有限。传统的故障树分析法实际上就是在整体范围内搜寻系统中引发终端事件的最小割集的过程。在求解顶端事件发生事件的概率过程中会遇到大量的不交化计算，这些计算会造成系统资源的浪费，使得系统工作的效率很低，特别是当系统的规模很大时，系统的计算量指数型增长，将给系统带来沉重的负担。同时，给予故障树的系统只能定性的分析出系统的薄弱环节，无法量化各元件对系统可靠性的重要度，因此无法量化现实系统中各元件的提高水平，也许会造成系统改良方向错误，投资浪费。

1.3贝叶斯模型

贝叶斯模型是可视化的不确定关系概率表达模型，节点间的条件独立关系能够以图像化的方式呈现，直观清晰。相对于故障树分析法，贝叶斯网络法的逻辑关系更加清晰。贝叶斯模型是基于变量的概率约束的，是考量节点间条件独立性的模型，因为其具有双向推理性，可以定量的计算出各个元件对系统稳定性的影响度，从而避开由于搜寻最小割集而产生的不交化计算问题，它的运作是通过分析各个负荷点为终端的故障树而分析可靠性指标的。算法的计算过程：

(1)利用前向推理计算系统节点C的故障概率为：

(2)而在逻辑或中同样运用前向推理计算C的故障概率：

(3)然后再利用贝叶斯公式，进行后向推理可以得到元件发生故障的概率：

计算得出的值可以描述元件A对系统故障的贡献度，从而计算得出系统中的薄弱环节。

二、基于贝叶斯网络的配电系统的可靠性评估

2.1RBTS母线2测试系统

为了测试提出的贝叶斯模型的性能，选取了常用的测试系统RBTS母线2测试系统进行可靠性评估。RBTS母线2测试系统的各个元件参数为：0.5小时的隔离开关操作时间;选取平均故障率为0.01次每年的变压器，平均修复时间为200小时/次。

2.2算法实现

本算法的实现过程中，各负荷点的概率计算：

在求解负荷点A的故障概率时需要考虑到L1, L2, L3, L4以及其上变压器Lbyq的影响，如果这些线路出现故障，都会导致负荷点A出现故障，所以在求负荷点A故障概率时，就是求解在这些点都不故障的非来求解A负荷点的故障概率。这样的计算简单，不用考虑很多假设条件。在求解负荷点A的可靠性指标，即LMIA时观察到系统是串联的，因此指标的计算就为各个元件的影响度之和，也就是计算每个支路的故障率之和。在求解负荷点A的统计平均停运时间时，需要考虑与其相关的所有元件的停运时间，当L2, L3, L4发生故障时，由于存在隔离开关，因此由于他们所造成的负荷点A的故障时间就是隔离开关的持续时间，再结合上一步所求的LMIA就可以求的A的平均停运时间。

对于其他的负荷点都按照负荷点A的算法步骤进行故障参数求解。其中可靠性指标的计算公式如下：

上式中，s代表的是负荷点的平均停运率，Us代表的负荷点的年平均停运时间。Rs代表的是平均停运时间。

2.3算法的程序实现

鉴于matlab编程语言是一种专业的集成了大量函数方法的人机交互性编程工具，能够简化编程工作，所以本文算法采用的是matlab工具进行模拟仿真的。在实现过程中，充分考虑到贝叶斯模型的双向推理性，很容易分析出各个负荷点的可靠性以及系统的可靠性高低。从而评估整个系统的可靠性。

算法实现程序由单个模块构成:原始数据输入模块、系统可靠性指标输出模块、各元件影响度输出模块。原始数据输入模块是指将一个主母带4根线的放射状配电网络分为4段，每段上放置2个负荷点，负荷为0时，在矩阵对应位置上输入为0，根据以上条件将配电网络抽象成一个4*8的矩阵，矩阵就作为原始输入数据。系统可靠性指标输出模块：该模块负责计算评估网络的各种可靠性指标的计算。通过分析计算的数值可以对系统的整体可靠性作出评估。

元件影响度输出模块是指能够查询每个节点即负荷点在故障中所占位置的轻重，从而能够定量的判断系统和总的薄弱环节。提高这些薄弱环节的可靠性能够提高整体系统的可靠性。

由表1可以看出变压器对系统可靠性的影响是很突出的，由此可以类推出，系统中的元件性能对系统整体的性能有很大程度的影响，元件稳定性的提高将有利于系统整体可靠性的提高。

三、结语

配电网络在飞机配电系统中占有相当重要的位置，配电系统的稳定性同配电网络的可靠性相关性很大，对于飞机中配电网络的研究意义重大。本文提出的贝叶斯网络分析法能够在一定程度上对能够获得传统评估方法所不能取得的效果。提出了融合故障树和贝叶斯网络的模型对配电网路进行评估，在计算过程中规避了求解最小割集而产生不交化问题，该算法计算效率高，准确度高。同时通过对贝叶斯网络双向推理的应用来提高薄弱环节的可靠性。本文在提出模型后进一步研究了评估的相关算法，可以计算出对系统可靠性影响最大的元件，从而确定系统的薄弱环节。本文的模型也存在一些问题，本文的模型是针对放射状的配电网络，如果配电网络的结构更加复杂后，模型的效率可能有所下降，得到的结果的准确性也有一定程度的下降。

摘要：针对飞机配电系统的可靠性评估进行了研究, 提出了一种基于故障树的贝叶斯网络分析法, 该方法不仅能够对配电系统的可靠性指标进行计算和分析评估, 还能通过双向推理技术量化系统中各个元件对系统的影响度, 根据得到的影响度值来判断系统的薄弱环节, 改善薄弱环节就可以增强电网的可靠性。

关键词：飞机配电系统,故障树,可靠性评估

参考文献

飞机自动配电系统 篇7

可靠性分析一直是航空、航天领域的研究热点。王学等人[2]针对飞船降落伞系统提出了一种基于事件树的系统可靠性分析方法;巨政权[3]等针对三模冗余演化自修复系统提出了基于马尔科夫理论的可靠性分析方法, 但是几乎没有针对座舱压力调节系统的安全性研究。针对座舱压力自动调节系统特点, 本文提出基于AADL[4] (architecture analysis and design language, 体系结构分析及设计语言) 、GSPN[5] (general stochastic petri nets, 广义随机Petri网) 的可靠性分析方法。首先采用AADL语言对该系统架构进行建模, 接着分析系统中各个部件可能发生的故障及故障的转移、传播情况, 构建了座舱压力调节系统的AADL可靠性模型。为了进一步分析系统故障动态行为, 通过模型转化的方式, 建立了系统的动态GSPN模型, 分析了系统的可靠性。最后, 通过实验的方法对比分析了3种不同架构下的系统可靠性, 在同时考虑经济性和可靠性需求时, 座舱压力自动调节系统可以通过仅采取修复策略来满足要求。

1 系统概述

飞机座舱压力调节系统是在总供气量基本恒定的条件下, 通过控制座舱的空气流量排气活门的开度大小来实现对座舱压力、座舱内外压差、座舱压力垂直速度率等参数的控制。

飞机座舱压力调节系统由两个综合空气系统控制器 (integrated air system controller, IASC) 、一个座舱排气活门 (out flow valve, OFV) 、两个安全活门、一个地面活门组成, 系统共有3个独立的控制通道, 其中自动控制通道2个及手动控制通道1个。其中两个IASC均是数字式自动控制系统, 在正常自动控制情况下, 仅有一套系统处于工作状态, 一旦该套系统出现故障, 能自动转换到另一套系统工作, 当两套系统均失效时, 驾驶员可以通过座舱压力控制面板选择手动控制, 来调节座舱的压力;对于座舱排气活门的开度大小是由电机进行控制的, 电机的驱动信号来源于IASC或者手动控制信号。如果自动控制与手动控制均失效, 飞机仍然可以通过两个安全活门来保障乘客安全。

座舱压力调节系统工作原理图见图1。

2 可靠性分析

2.1 系统AADL可靠性模型

2.1.1 系统AADL架构模型建立

通过对图1分析, 将座舱压力自动调节系统按功能分拆为两个部分, 综合空气系统控制器 (IASC) 与排气活门 (OFV) 。IASC负责将压力传感器获取的座舱压力数据及与综合航电系统通信获得的飞机状态数据进行综合分析、处理, 发出控制信号, 该控制信号被排气活门的电机控制部分接收, 进而控制电机实现排气活门开度大小的调节。为了区分两个IASC, 将两个控制器分别表示为IASC1, IASC2, IASC1为初始控制器, IASC2为备用控制器, 正常情况下IASC1输出控制信号, 当IASC1出现故障后, IASC2输出控制信号。通过以上分析, 座舱压力自动调节系统的AADL系统架构见图2。

对图2 AADL架构模型分析:

(1) 整个座舱压力自动调节系统相当于系统构件, 内部包含IASC子系统构件及OFV外设构件, Receive_Sys为数据端口, 用于接收综合航电系统数据。

(2) IASC子系统内部包含有两个子构件, IASC1、IASC2, 在AADL中用最小执行单元线程构件表示 (实质上线程构件应该包含在进程构件中, 进程构件包含在系统构件中) ;IASC1 (IASC2) 有两个数据端口In Put、Out Put, 同时IASC1 (IASC2) 有两个事件端口, IFAILED用于发送自身失效状态信息, IOK用于发送自身正常状态信息;IASC子系统具有两个运行模式:初始模式与备用模式。初始模式下, IASC1线程构件通过自身Out Put发送数据, 备用模式下, IASC2线程构件通过自身Out Put发送数据;IASC子系统模式切换:当IASC1通过IFAILED事件端口发送故障事件, 同时IASC2通过IOK事件端口发送正常事件时, IASC系统即可切换到备用模式, 当IASC2通过IFAILED事件端口发送故障事件, 同时IASC1通过IOK事件端口发送正常事件时, IASC系统即可切换到初始模式。

(3) OFV外设构件具有一个数据接收端口Receive_OFV, 用于接收IASC子系统处理后的数据。

2.1.2 单独构件AADL错误模型建立

AADL错误模型[6]用于描述构件的故障信息, 包括构件错误状态、错误事件、错误转移等信息。

对于IASC子系统, 需要对IASC1线程构件 (IASC2线程构件) 的故障信息进行描述, 其错误模型见图3。

2.1.3 系统AADL可靠性模型建立

AADL可靠性模型是对系统的构件组成、连接关系及构件故障行为等的综合描述, 为了获得系统的AADL可靠性模型, 需要在AADL架构模型的基础上, 实现构件与相应错误模型的绑定, 通过绑定得到AADL可靠性模型, 见图5。

2.2 系统GSPN模型

由于AADL可靠性模型只是一个“静态模型”, 不能对座舱压力自动调节系统的架构进行可靠性分析和验证, 所以需要将AADL可靠性模型进行必要的转化。由于GSPN[7]良好的动态特性及对时间因素的支持, 在可靠性分析方面显现出了巨大的优势, 文中考虑将AADL可靠性模型转化为GSPN模型。

对于OFV外设构件, 其错误模型见图4。

2.2.1 转化规则研究

单独构件转化规则[8]:

out-in转化规则[9]:

由于构件间连接存在结构依赖关系, 当一个构件发生故障后, 会以一定的概率将错误传播出去, 进而对与其直接交互的构件产生影响, 这种情况下的转化规则见图6。

图6中Out_src、Out_dst位置分别表示传出错误的构件在传出错误前、传出错误后的状态;In_src、In_dst位置分别表示接收错误的构件在接收错误前、接受错误后的状态;Outprop为错误传出后存在的位置;Out_error变迁表示使得传出错误的构件状态发生变化的变迁、Inprop变迁表示使得接收错误的构件状态发生变化的变迁;Empty变迁表示错误传出后又不能被与其交互的构件接收, 需要将Outprop位置中错误清除;

EMA_GSPN函数用于实现AADL错误模型元素向GSPN模型元素转化;

C×D表示由集合C中元素指向集合D中元素的弧线的集合或者由集合C中元素指向集合D中元素的禁止弧的集合。

(2) 对out-in转化规则的形式化描述。

式 (1) 中:

位置集合:Out_S={Outprop};

变迁集合:Out_T={Out_error};

弧线集合:Out_T_Ats=Out_T×Out_S;

禁止弧集合:Out_S_Aist=Out_S×Out_T.

式 (2) 中:

式 (3) 中:

式 (4) 中:

式 (5) 中:

热备份转化规则:

文献[10]对备份关系做了一定的研究, 可是在用pipe2分析时, 会发现GSPN模型会出现无限循环状态, 导致无法得出可靠性结果, 所以需要对此转化规则进行必要的改进。改进后热备份的转化规则见图7。

图7中Error_free1、Failed1位置分别表示初始构件处于正常、故障状态;Error_free2、Failed2位置分别表示备份构件处于正常、故障状态;Primary、Backup位置分别表示系统工作于初始模式、备份模式;To_mode P变迁表示使得系统回到初始模式的变迁、To_mode B变迁表示使得系统变到备份模式的变迁。

对图7热备份转化规则简要说明:

(1) 当热备份构件正常 (Error_free2) 且初始构件故障 (Failed1) 时, 通过To_mode B瞬时变迁切换到备份模式 (Backup) ;

(2) 当初始构件恢复正常 (Error_free1) 且热备份构件故障 (Failed2) 时, 通过To_mode P瞬时变迁又切换到初始模式 (Primary) 。

2.2.2 系统转化过程

(1) 模型假设。

热备份构件IASC2失效与IASC1构件无关, 即不存在必须要IASC1构件失效后, IASC2构件才能失效。

(2) 具体转化操作。

根据2.2.1的3条转化规则, 座舱压力自动调节系统的GSPN模型见图8。

转化过程详细说明:

1) AADL可靠性模型中单独构件错误模型转化为GSPN模型。首先IASC1包含两个错误状态error_free、failed, 对应转化为GSPN模型的Error_free1、Failed1位置, 由于IASC1初始时是处于error_free状态的, 所以Error_free1位置包含一个托肯;接着由于IASC1包含两个错误事件repair、fail且延迟时间服从指数分布, 对应转化为GSPN模型的时间变迁Repair1、Fail1;最后根据错误模型中错误状态转化关系, 连接相应的位置与变迁即可完成单独构件错误模型向GSPN模型的转化。关于单独IASC2及OFV错误模型转化过程不再赘述。

2) AADL可靠性模型中热备份关系转化为GSPN模型。IASC2是IASC1的热备份构件, 根据热备份转化规则, 画出相应的位置和变迁。由于初始时, IASC处于Primary模式, 故Primary位置中包含一个托肯。

3) AADL可靠性模型中构件连接关系转化为GSPN模型。由于IASC向OFV发送数据, 故存在out-in转化。首先是错误的传出转化, IASC1与IASC2都发生错误后错误才被允许传播出去, 故Failed1位置与Failed2位置同时指向Out_error瞬时变迁, 由于错误传播出去后IASC1、IASC2仍然处于错误状态failed, 故Out_error瞬时变迁同时也指向Failed1位置和Failed2位置, 错误传播出去后存在Outprop位置, 故Out_error瞬时变迁指向Outprop位置, 同时为了避免同一错误反复传播需要在Outprop位置与Out_error间添加禁止弧, 以禁止同一错误再次传出;错误传播出去后, 如果OFV在error_free状态, 那么OFV会立即发生状态变化, 转到failed状态, 故Error_free位置、Outprop位置同时指向Inprop瞬时变迁, 同时Inprop指向Failed位置, OFV接收错误后错误仍然停留在Outprop位置, 故Inprop也指向Outprop位置;如果错误传播出去后, 又不能被接收 (即OFV不是error_free状态) , 就需要将Outprop位置错误清除, 由于IASC若仍然处于错误状态, 同一错误清除后又会传播出去, 故这里考虑在OFV不能接收错误且IASC不传播错误时, 才将Outprop位置错误清除, 这里选择在Error_free位置、Failed1位置添加禁止弧以实现上述功能。

图8表示开始时IASC系统工作于初始模式下 (Primary位置包含一个托肯) 且IASC1初始构件、IASC2备份构件均处于正常工作状态 (Error_free1、Error_free2位置均包含一个托肯) , OFV构件在正常工作状态 (Error_free位置包含一个托肯) ;随着时间的延长, IASC系统可能发生故障 (即通过Fail1、Fail2变迁使Failed1、Failed2位置均包含一个托肯) , 并将故障以一定的概率传播出去 (即通过Out_error变迁使Outprop位置包含一个托肯) , 进而使OFV构件发生故障 (Failed位置包含一个托肯) , 当然OFV构件本身也可能发生故障, 从而影响整个系统。由于IASC系统、OFV系统具有修复功能 (通过Repair1、Repair2、Repair变迁实现) , 故它们在发生故障后均有可能恢复正常, 从而使系统重新恢复正常。为了得到系统的可靠性, 需要对GSPN模型进行分析, 下面即开展分析。

2.3 系统GSPN模型可靠性分析

本次系统可靠性分析采用Pipe2[11] (platform independent petri net editor 2) -V2.5, 该软件平台支持GSPN模型的建立及多种分析模块的调用。

将座舱压力自动调节系统GSPN模型在Pipe2建立后, 设置好相关变迁、位置的参数 (见图3和图4) , 调用GSPN Analysis分析模块, 分析结果见表2。

表2中, 第一横行M0~M10表示此系统共有11个可能的稳定状态, M只是一个代号, 无其他意义。

系统正常判断准则:系统正常与否是以最终输出构件是否正常作为判断的依据。若最终输出构件正常, 则认为系统正常, 若最终输出构件失效, 则认为系统失效。

在M0列, Error_free1、Failed1为IASC1可能状态, 由于Error_free1数值为1, 表示IASC1此时正常;Error_free2、Failed2为IASC2可能状态, 由于Error_free2数值为1, 表示IASC2此时正常;Primary、Backup表示IASC可能的运行模式, 由于Primary数值为1, 表示IASC运行于初始模式, IASC1对外输出数据;Outprop表示是否有错误传出, 由于数值为0, 表示此时IASC无错误传出;Failed、Error_free为OFV可能状态, 由于Error_free数值为1, 表示OFV此时正常。综合M0的信息即是:IASC运行于初始模式下, IASC1、IASC2均正常, OFV正常, 故M0稳定状态下系统正常, 且在此稳定状态下可能性为0.500 37。其余列的分析不再赘述。

通过分析, M0、M2、M3、M8稳定状态下, 系统均正常, 故系统可靠性为这四种情况下可能性概率之和, 相加得系统可靠性为0.990 1;M1、M9稳定状态下, 系统失效, 且是由于OFV自身失效造成的系统失效, 失效概率0.009 9;M6、M7、M10 (虽然IASC2正常, 但是Outprop数值为1, 表示IASC2是失效后又恢复, 但是错误已经传出) 稳定状态下, 系统失效, 是由于IASC发生错误, 而造成OFV失效, 从而使得系统失效, 但是这种情况的可能性为0;M4、M5稳定状态下, IASC1或者IASC2失效, 但是并没有传出错误, 系统失效是由于OFV自身失效造成, 此情况可能性也为0。

综上可得座舱压力自动调节系统在IASC热备份且具有修复功能 (Backup and Repair, BR) 的架构下, 系统可靠性为0.990 1。

3 实验及分析

为了研究不同架构的IASC对系统可靠性的影响, 实验中选择了IASC 3种不同的架构方式, 分别是:①IASC热备份但是不具有修复功能 (Backup, B) ;②IASC未热备份但是具有修复功能 (Repair, R) ;③IASC既未热备份又不具有修复功能 (NO Backup and Repair, NBR) 。根据上述的建模方法及转化规则, 采用Pipe2-V2.5建立3种情况下的GSPN模型, 分别见图9~图11。

图9表示IASC系统由构件IASC1、IASC2组成, 其中构件IASC2为热备份构件, 值得注意的是IASC1、IASC2构件均不具有修复功能 (没有Repair1、Repair2变迁) , 即发生故障导致失效后不可能再恢复正常;开始时IASC系统工作于初始模式下 (Primary位置包含一个托肯) , 且IASC1初始构件、IASC2备份构件均处于正常工作状态 (Error_free1、Error_free2位置均包含一个托肯) , OFV构件在正常工作状态 (Error_free位置包含一个托肯) ;随着时间的延长, IASC系统可能发生故障 (即通过Fail1、Fail2变迁使Failed1、Failed2位置均包含一个托肯) , 并将故障以一定的概率传播出去 (即通过Out_error变迁使Outprop位置包含一个托肯) , 进而使OFV构件发生故障 (Failed位置包含一个托肯) , 当然OFV构件本身也可能发生故障, 从而影响整个系统。由于IASC系统不具有修复功能, 一旦两个均发生故障后, IASC系统即永久故障, 不可能再恢复正常, 而OFV由于有修复功能 (通过Repair变迁实现) , 发生故障后仍能恢复正常。

图10表示IASC系统不具有备份构件, 即只由一个IASC1构件组成, 但其具有修复功能 (通过Repair变迁实现) , 其余部分含义参见图8说明。

图11表示IASC系统既不具有备份, 也不具有修复功能。IASC系统只由一个构件组成且开始时此构件是处于正常工作状态 (Error_free1位置包含一个托肯) ;由于无备份构件, 故无可切换的模式 (无Primary、Backup位置) , 其余部分含义参见图9说明。

GSPN模型中各时间变迁配置信息见表3、瞬时变迁配置信息见表4。

实验主要研究在不同的IASC架构下, 系统的可靠性变化情况, 进而为系统的设计提出建议。4种不同架构IASC座舱压力自动调节系统可靠性对比见表5。

根据以上实验结果, 可以得出:

(1) 在IASC同样热备份或者未热备份的情况下, 具有修复功能的系统可靠性是明显高于不具有修复功能的系统可靠性, 其原因是IASC的修复使得IASC在失效一定时间后又能够恢复正常功能, 因而使系统可靠性得到提高。

(2) 在IASC同样具有修复或者不具有修复功能的情况下, 热备份的系统可靠性略高于未热备份系统的可靠性, 其原因是IASC的热备份使得即使初始IASC失效后也可以通过热备份的IASC继续工作, 因而系统可靠性得到了提高。但是这种情况下, 热备份对于提高系统可靠性效果并不明显。

(3) 在对比IASC具有修复功能但是未热备份与IASC热备份但是不具有修复功能的情况下, IASC具有修复功能但是未热备份的系统可靠性明显高于IASC热备份但是不具有修复功能的系统可靠性, 即修复功能对提高系统的可靠性比热备份更加有效。

由分析结果可见:对于座舱压力自动调节系统, IASC同时采用热备份与修复策略, 的确使得系统可靠性达到了很高的水平, 但是在考虑经济性及可靠性要求后, 座舱压力自动调节系统可以只采取修复策略, 同样可以得到较高的可靠性。

4 结论

本文针对座舱压力自动调节系统的复杂冗余结构及故障发生的随机性和故障传播机理, 提出了基于AADL及GSPN的可靠性分析方法。该分析方法在嵌入式系统设计初期对系统架构的可靠性分析具有很好的参考价值, 方便设计人员根据可靠性要求及时调整系统架构, 节省设计的时间、物力成本。由于大型系统构件众多, 连接关系复杂, 在AADL可靠性模型转化为GSPN模型时, 手动建立GSPN模型将是十分耗时费力的, 下一步研究方向考虑开发转化接口软件使模型转化能自动完成。

摘要：飞机座舱压力自动调节系统用于在高空环境中调整座舱内部压力, 其可靠性直接关系机上人员的安全。针对座舱压力自动调节系统的复杂冗余结构及故障发生的随机性, 提出了基于体系结构分析及设计语言 (AADL) 及广义随机Petri网 (GSPN) 的可靠性分析方法。首先采用AADL语言对系统的架构及相关部件的故障信息进行描述建立系统AADL可靠性模型;为了进一步分析系统故障动态行为, 研究了AADL可靠性模型向GSPN转化规则, 通过对GSPN模型分析, 得到系统可靠性。最后, 通过实验的方法对比分析了3种不同架构下的系统可靠性, 给出了系统架构的选择建议。

关键词：座舱压力调节系统,体系结构分析及设计语言 (AADL) ,广义随机Petri网 (GSPN) ,可靠性

参考文献

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飞机自动配电系统 篇8

1 系统的组成及工作原理

蓄电池自动加温设备的组成框图如图1所示。其工作原理是, 数字温度传感器DS18B20将采集到的数字温度信号传给单片机, 单片机对其处理后, 对检测到的温度值进行判断, 如果温度低于5℃, 则发出指令, 使继电器闭合, 接通加温设备的电源, 开始加热;而当温度高于50℃时, 则使固态继电器断开, 切断加温设备的电源, 停止加热。加温设备由加温底板和内部敷有保温层的电池箱组成[2]。加温底板内有加温电阻丝 (8Ω～9Ω) , 由安装在加温底板中的骨架上的固态继电器控制加温设备电源的接通和断开。为了便于掌握温度信息, 为系统增设了显示器, 使单片机采集到的温度信息可以送入显示器显示。

2 系统的控制电路设计

飞机蓄电池自动加温系统的控制电路原理图 (及仿真结果) 如图2所示。整个硬件设计包括四个模块: (1) 温度采集模块, 其功能由DS18B20完成; (2) 数据处理模块, 由AT89S51完成; (3) 检测结果显示模块, 由AMPIRE128×64完成; (4) 电源控制模块, 由固态继电器完成。系统的控制核心是单片机AT89S51。数字温度传感器将采集到的数字化温度信息通过其输出端DQ送入单片机的P1.3引脚, 单片机对输入的温度信息处理后, 一方面通过P2口送入液晶显示器AMPIRE128×64显示, 另一方面, 对采集到的温度值进行判断, 如果低于5℃, 则使P1.6引脚输出低电平, 点亮加热指示灯VD1, 同时使P1.7引脚输出高电平 (+5 V) , 使固态继电器闭合, 给加温设备通电, 使蓄电池电解液温度升高。如果温度高于25℃, 则熄灭加热指示灯, 同时使P1.7引脚输出低电平, 使固态继电器断开, 切断蓄电池的加热电源, 停止加热。

3 记录仪的Proteus软件仿真

为确保系统的软硬件设计正确, 本文对系统的软硬件设计进行了Proteus仿真。其基本过程是先绘制好图2所示的仿真电路, 再将由Keil软件编译并生成的系统驱动程序 (“*.hex文件”) 载入单片机;接着在Proteus软件环境中, 通过编辑DS18B20的属性, 将其温度值设为“3℃”[3]。最后, 启动仿真, 即可得图2所示的仿真效果。该结果表明, 系统的软硬件设计正确合理。

4 结束语

本系统以高精度、高可靠性的数字温度传感器DS18B20作为感温元件, 省去了传统的A/D转换等外围电路, 通过单片机AT89S51对数字信号的处理, 一方面将检测结果送入液晶显示器AMPIRE128×64进行显示, 另一方面, 通过对检测结果的逻辑判断而对固态继电器发出相应的指令, 从而控制蓄电池加温电源的通断, 以确保蓄电池的电解液可以处于能正常工作的温度范围。仿真结果表明, 该系统软硬件设计正确, 具有应用前景。

参考文献

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[2]郑明惠.温室环境数字化监测仪表的设计与研制[J].计算机测量与控制, 2005 (12) :37-39.

飞机自动配电系统 篇9

机载设备装机前为保证可靠性必须对各设备进行测试, 这不仅需要操作大量精密昂贵的仪器仪表及通信板卡, 而且测试过程相当复杂繁琐, 测试数据需要整理记录, 花费时间长, 测试任务重, 测试人员要求素质高, 这对进行大量机载设备测试带来了极大的挑战。而在这些机载设备测试中, 无线电导航设备的测试最为复杂, 应某机型生产的需要, 专门设计一套无线导航设备自动测试系统对无线电导航设备的功能和性能进行评估和测试;同时提供一个地面交联环境, 模拟装机后各设备间的通信数据, 技术人员可以对各无线电设备之间的匹配性、一致性、兼容性等进行验证。

1 系统组成及工作原理

无线导航设备自动测试系统功能如下:

(1) ADF、MMR、RA、TCAS和DME总线输出数据的采集、处理和存储;

(2) 仿真ADF、MMR、RA、TCAS和DME的总线数据;

(3) 设备的激励信号控制和产生;

(4) 设备输出离散信号和音频信号的采集;

(5) 被测航电设备控制盒仿真。

为完成上述功能, 无线导航设备自动测试系统被设计为图1所示的系统[1], 由图1可知该系统由专用激励源、PXI测试机箱、GPIB通信模块、429通信模块、数字I/O模块、音频采集卡、矩阵开关模块、接口适配箱、测控计算机组成。测试系统所测航电设备包括组合接收设备 (MMR) 、无线电罗盘 (ADF) 、交通告警和防撞系统 (TCAS) 、无线电高度表 (RA) 及测距仪 (DME) 等五类被测航电设备。

测控计算机完成被测航电设备测试中的组织管理, 测试任务的调度, 测试中ARINC 429总线数据的仿真, 测试结果的判读;激励单元负责提供所有被测航电设备运行所需的激励信号;PXI系统负责与所有被测航电设备进行1553B、ARINC 429、RS 232及HDLC总线通信, 音频信号的采集, 离散量的采集;适配单元负责接口适配与信号调理。

在测试中测控计算机控制激励单元给相关的设备加载激励 (或输入) 信号, 并由控制盒或仿真控制盒设置无线电导航设备处于相应的工作状态, PXI平台通过信号采集与数据通信获得被测航电设备的工作状态和相应的工作数据, 达到对被测航电设备测试的目的[2,3]。

另外测试系统还可以进行手动测试, 主要用于系统联试出现异常时, 可以在手动状态下进行故障注入调试;包括通过开关切换系统对物理线路开断构造开路故障、通过调试接口接地构造短路故障、通过软件通信设置进行奇偶校验、码率、编码, 标号位的设置构造相关通信故障。

2 适配单元设计

接口适配单元是保证被测航电设备接入到测试平台进行正确测试的重要部件;接口适配单元主要完成信号转接分配、信号调理、被测航电设备多型号接口适配及信号检测和指示等功能[4], 测试平台接口适配单元工作原理如图2所示。

由图2可知, 每个适配单元中包含多块接口适配板、信号切换模块、设备信号检测孔、型号指示灯、机载设备插座和测试系统连接器, 安装于一个适配箱内。其中接口适配板的功能是对被测设备的输入和输出离散信号进行调理 (放大、衰减、调整) ;信号切换模块主要有4个功能:将测试仪表切换连接到被测试信号线上;将激励源输出的仿真信号切换并连接到被测设备的输入端口上;完成自动和手动测试功能的切换;完成电源加电控制和监测切换。信号检测孔安装在适配箱面板上, 用于测试过程中对关键信号的监测;型号指示灯用于显示被测设备的不同型号;机载设备连接器和测试系统连接器分别用于被测航电设备与测试系统的连接。

接口适配箱的另一个重要功能是适应同类多型被测航电设备的匹配, 包括已知的和未知的设备型号变化导致的连接器型号及插针定义的变化。本文在接口适配箱的设计中, 采取以下措施解决上述问题:当接口定义发生变化时, 可以在测试软件接口配置界面中修改接口定义配置表改变接口定义, 然后测试软件选择不同型号设备的接口适配板完成测试连接, 保证接口定义的正确性;采用加装备用航空连接器, 解决被测航电设备连接器型号变化的问题。

3 激励单元设计

激励单元要为被测航电设备提供工作所需的激励信号, 模拟装机工作时天线和传感器信号;测控计算机也可以通过GPIB通信接口与激励源通信, 完成对激励源的设置和输出控制, 激励源配置图如图3所示。

本测试分系统对ADF、MMR、TACAN、DME、RA和TCAS将按激励信号特性采用通用或专用的模拟源进行激励, 在综合考虑国内外设备情况后, 有如下的激励源的配置方案:

(1) 33522B是一款任意波形发生器, 在ADF天线模仿仪配合下, 可给ADF接收机提供激励信号, 完成ADF各种测试。

(2) WLM-9天线模仿仪与任意波形发生器33522B配合给ADF提供ADF方向性的激励信号, 用于测试ADF接收机性能指标。

(3) ATB-7300测试多模接收机 (VOR、LOC、GS、MKR) 接收机提供激励, 完成性能指标测试。

(4) MLS-800微波着陆系统/地面站模拟器, 测试MLS接收机性能指标。

(5) IFR6000, 用于TCAS功能测试。

(6) ALT-8000高度表测试仪, 可编程的多航段仿真爬升及下降曲线。

(7) 采用ATC-1400A可为DME主要功能和性能指标测试提供激励源。

(8) ATC-1400A+S-1403DL可为TCAS系统中S模式指标测试提高激励源。

4 软件设计

充分考虑软件的可扩展性、可裁剪性、可实现性, 采用层次化和模块化架构设计实现, 软件功能模块构成图如图4所示。

(1) 测试操作界面:测试项目的管理, 测试流程的组织, 测试功能任务的分发, 测试结果数据管理;

(2) TPS执行管理模块:接收测试执行任务的下发, 主要实现对测试过程的管理和控制;

(3) 激励源控制模块:通过仪表总线实现对激励源的控制, 给被测输出所需的激励信号;

(4) 离散数据采集模块:主要通过数字I/O和A/D采集设备驱动, 实现对被测设备输出的离散数据的采集和处理任务;

(5) 设备仿真模块:在交联测试时, 主要实现对不在位的交联机载设备的数据及信号的输出仿真;

(6) 总线采集模块:主要实现对429交联总线的实时数据的采集和监控任务;

(7) 设备控制模块:主要实现对被测设备和测试设备的控制和管理;

(8) 系统自检:对系统中的部分或者全部测试设备和模块进行自检, 也可以让测试员选择自检的测试设备和仪器模块;

(9) ICD管理模块:主要实现对ICD文件的增加, 修改和保存;

(10) 数据分析模块:主要实现对测试系统的测试数据分析处理, 形成测试结论。

5 结论

本文所设计的自动测试系统已经在飞机生产中成功应用, 试验效果良好, 原先困扰飞机生产的无线电设备测试的瓶颈, 现在只需两名技术工人就能轻松完成, 切实解决了生产中的问题。

摘要：采用最新虚拟仪器及自动测试技术, 基于PXI模块和GPIB仪器设计了一套可对无线电高度表、测距仪、防撞与告警系统、无线电罗盘及多模接收机进行综合测试的飞机无线电自动测试系统, 给出了软硬件设计方法及接口适配、设备激励、ICD管理等关键技术的实现思路。

关键词：自动测试系统,无线电导航设备,虚拟仪器,GPIB仪器

参考文献

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[5]霍朝晖, 覃杨森, 祁春.飞行试验机载关键参数快速处理系统设计[J].现代电子技术, 2013, 36 (5) :121-124.

飞机自动配电系统 篇10

关键词：供电系统；自动化控制；现状；趋势

中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 20-0000-01

随着世界一体化进程加快，中国经济也开始迅速发展，人民生活水平日益提高，医疗条件的提升也使世界人口总数呈缓慢上升状态，故而人们日常生活用电量也逐渐增高。然而随之而来的问题便是世界人口过多造成的能源资源极度短缺。千百年来人们均依靠能源生活，如今资源的极度缺乏不仅阻碍了中国的经济建设，还阻碍了人们的各项研究活动，阻碍了社会的进步。国家能源等同于人的粮食，没有粮食人又会如何生活，没有能源社会又能如何更好的进步？一切只能变成空中楼阁。所以，如今社会越来越多的人、企业、研究院开始致力于研究对供电网络的建设。配电自动化的发展代表着对供电系统或用电设备所蕴藏的无与伦比的强大后劲，它可以保证社会的持续有效的发展。所以自动化控制使供电系统的操作更加的高效安全，被更多的人所认可。

一、自动化控制供配电系统的现状分析

自动化控制系统具有能够省略构建联通网络的优点。当机器设备出现短路等问题时通过其控制按钮彼此配合来使坏掉的地方隔离和健全区域恢复供电。近年来中国配备的提供电力的模式化系统受到备用电池的过于地方化的拘束，使得自动化的效率不高。主要的表现方式有：

（1）当设备和平常一样工作时，这种自动化控制系统不能做到督查，也无法做到随时更正系统的漏洞，只能在出现问题时才能运行；

（2）不能通過计算机等远程遥控的方式对系统进行更新或检查，一定要专业人员亲自到现场动手操作；

（3）虽然能够及时更正运作时突然出现的电力问题，但在短时间内安全系统会产生漏洞，造成控制的不安全与不稳定性；

（4）多次修正系统故障后，很有可能会使得机器产生另一种问题。

但是，在许多技术研究人员的共同努力下，人们通过对计算机的更新而更近发明了另一种更深层次的供电自由式的使用功能。科学人员以从前的提供电源的自动式为主打依据，在此之上还添上了自动操作的远程控制的能力。更正了以前的一项问题使得自动操作的电力体系变得更加的优秀，为更多地区使用。另一点就是现在的自动操作的系统应用在加大了投资，对其配电系统和控制枢纽进行改革更新后，能够让高级客户得到非常有效的保障性。这些用户不需要担心出现突然停电的问题，即使停电也会在短时间内为这些高级客户采取重新最先的供电方式，保障所有使用者的利益。对于他们的状况会做到随时的监督，做到及时、准确、迅速。

二、电力系统自动化控制的发展趋势

如今的自动化控制系统通过采用四个层次系统方式使得当下以及未来的提供电力操作更加方便。这种自动化控制包括多种旗下所属的小系统、器械，通过将这些操作的方式和运行模式进行不断的复杂化的整合，使得这个提供电力的操作工程变得更加复杂化、变得更加的安全。而且时代的进步会引起这种改革技术的不断更新，通过使用将系统统一集合的方法，全面有效的解决多种运行过程中引发的问题。使得更多的客户的资料得以保障。

使机器能够自动提供电力的方案达成了对所有地区的监控，由点到线再到面。非常有利于促进电力控制系统的多方面发展，促进自动化操作的全面性而不再是单调性。不再反应迟钝，实现程序的最优化、最广泛的良好成长。

中国的具有非常优秀的统治手段，比如电脑技能、比如通讯督查方式，他们的告诉发展使得自动化操作的市场越来越大。要知道，这个预言是有依据的。这种自动操作的程序研究经过合理发展有将近几十年，在这期间它的使用方式被不断补充，程序的复杂与不断整合使得这种系统对用户的服务效果更加多彩优秀。

三、结束语

虽然目前中国对此的使用程度还没有其他发达国家的程度高，普及率不高，还在新生阶段，但是只要我们不断的坚持完善操作系统在将来的进程中，就能促进电力供配电系统在自动化控制话方面的长期有效的发展，就能成功完成自动操作程序的实用性、简单的提供电力要求。保障使用者的利益，让更多的人、地区使用。所以未来的我们会面临这种自动操作程序销售对象的极为猛烈比赛，也会更深层次的使用发展销售特征，并且从大局上驾驭销售对象。我们只有深入市场发展现状综合了解市场发展特征，全面掌握市场发展势头和前程，然后规划出符合的应答战略，并且积极迎接挑战，努力提升这种提供电力的自动化操作技术水平，并且必须广泛吸取国内外的优秀科研技术，紧跟时代发展，在世界潮流中奋勇而上，努力为能源的开发节能与自动化提供更加先进的技术。相信，未来会有一个全新的时代，一个属于自动化控制发电的时代。

参考文献：

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飞机自动配电系统 篇11

小型通用飞机定义:

目前还没有对小型通用飞机进行定义。本人在这里, 根据国内通用航空飞机本行业的规则和《GJB185-86有人驾驶飞机 (固定翼) 飞行品质》中对军用飞机的定义, 对小型通用类飞机进行定义小型通用类飞机一般是指吨位在4.5顿以下的通用飞机。

1.1 小型通用飞机飞控系统简介

小型通用飞机的飞行控制系统包括人工飞行操纵系统和自动飞行控制系统。人工飞行操纵系统是机械操纵系统, 自动飞行控制通过与人工飞行操纵系统交联, 从而实现控制飞机飞行。

1.2 小型通用飞机自动飞控系统简介

随着航空电子科技的发展, 小型通用飞机自动飞控系统飞控电脑已经集成到航电系统, 各个控制通道的舵机分别与人工飞行操纵系统交联。

1.3 小型通用飞机飞行特点

小型通用飞机飞行速度普遍不高, 一般都在音速内飞行, 大多数螺旋桨飞机飞行速度更低, 低速飞行。飞行高度普遍也不高, 大多在3000米以下飞行。在现代小型通用飞机自动飞行控制系统设计中, 飞控计算机集成于综合航电系统中, 所以选择合适的舵机是非常重要的。本文主要讲述小型通用类飞机如何选择自动飞行控制系统舵机。

2 自动飞行控制系统舵机特点

飞机自动飞行控制系统的舵机主要有电动舵机和电液复合舵机, 一般中小型飞机使用电动舵机, 大型飞机和战斗机等使用电液复合舵机或者使用电动舵机+无回力反传的液压助力器/电液复合舵机 (主要人工操纵使用) 模式。相比战斗机和大型飞机, 小型通用类飞机对飞控系统的舵机功率、输出力矩要求不是很高, 对舵机的可靠性、维护性、经济性要求较高。因此, 小型通用类飞机的飞控系统的舵机一般采用电动舵机。小型通用类飞机一般选择带离合器的间接式电动舵机。电动舵机一般可靠性高, 安装、维修方便, 但同时具有功率小, 输出力矩低的弱点, 中小型通用类飞机对自动飞控系统舵机的功率和力矩要求不是特别高, 因此, 电动舵机对一般的中小型通用类飞机都能满足。国内外的中小型运输机和公务机的自动飞行控制系统都采用的是电动舵机, 并且效果良好。

3 舵机选择需要考虑的因素

3.1 适航取证

选择自动飞行控制系统舵机时, 首先舵机研制单位需要取得舵机的适航证TSO-C9c或CTSO-C9c《中国民用航空技术标准规定》。无适航证, 在飞机整体取适航证时比较麻烦, 所以无TSO-C9c或CTSO-C9c适航证的舵机, 一般不予考虑。

3.2 铰链力矩

选择舵机时, 需要考虑自动飞行系统工作工作权限内, 最大航速时, 舵面产生的最大铰链力矩。根据最大铰链力矩和舵机安装位置到相应舵面的传动比, 从而计算出所需要的输出力矩。

3.3 与其它系统接口

3.3.1 与人工操纵系统接口。

在选择自动飞行控制系统舵机时, 需要考虑所选择的舵机应该与人工操纵系统相匹配, 舵机与人工系统接口完好, 不会导致卡阻。舵机与人工操纵系统与操纵系统接口一般有两种形式:

a.是通过钢索连接在扇形轮两端;b.通过夹子固定人工操纵钢索和舵机钢索。

3.3.2 舵机与飞控计算机和航电系统的接口。

小型通用飞机自动飞行控制系统舵机与飞控计算机和杭电系统一般通过429总线连接。

3.3.3 与结构接口。

舵机在飞机内部需要有足够的空间来安装, 以及合适的安装支架。

3.4 满足飞机的性能要求

电动舵机的输出为力矩, 和最大输出转速。根据最大输出力矩和输出鼓轮轮半径, 可以计算出舵机的最大输出力。根据最大输出转速, 输出鼓轮半径, 舵机与操纵系统的交联点到舵面的传动比, 可以计算出舵面的偏转速率, 从而可以得出舵机能否满足飞机飞行品质对舵机转速的要求。

舵机的转速, 输出力矩、功率计算。 (电动机转速, T是舵机输出力矩)

3.5 脱开力

脱开力是指强力断开飞控舵机时, 在驾驶盘上需要施加的最小力。脱开力计算公式:

舵机脱开力计算:T/R (T脱开力矩, R输出轮半径)

n舵机安装位置到方向盘力的传动比

方向盘处脱开力为:T/ (R×n)

舵机的脱开力需要满足飞控系统的适航条款。舵机需要满足CCAR-25或CCAR-23部, 对飞控系统的要求, 脱开力矩不易过大。自动飞行控制系统小舵机通过钢索、扇形轮等零件和操纵系统交联起来, 当舵机工作时, 带动舵面偏转, 同事也带动驾驶杆/盘, 脚蹬等机构运动, 从而产生一点的反操纵力。按照适航要求, 对于小吨位的通用飞机, 这种反操纵力应该满足CCAR23.143 (c) 条款。舵机所产生的最大瞬间杆力, 应该小于 (333, 222, 667) N, 最大持续杆力, 应当小于 (44, 22, 89) N。为了满足这一条款, 需要考虑舵机的安装装置, 安装位置的杆系点距离驾驶杆盘, 距离脚蹬的传动比。

舵机的脱开力应该等于最大瞬间杆力, 来保证当飞机出现故障时, 驾驶员能顺利的切断自动飞行控制系统对飞机的控制。

3.6 安全性、可靠性、维护性、经济性要求

采用TSO-C9c或CTSO-C9c适航证的电动舵机, 并通过保证脱开力等于最大操纵力措施, 从而保证飞机飞行的安全性和可靠性。

电动舵机要方便拆卸, 从而保证自动飞行控制系统良好的维护性。

电动舵机价格便宜, 故障率低, 可靠性高, 满足经济性要求。

结束语

舵机选择在自动飞行控制系统的设计中非常重要, 甚至决定自动飞行控制系统设计成败。本文主要对选择舵机提出了自己的方法, 对于通用飞机自动飞控系统的设计, 具有一定的指导意义。自动飞控系统舵机的选择, 在初步选择后, 最终根据试飞结果是否满足设计要求来确定的。

参考文献

[1]张明廉.飞行控制系统[M].北京:航空工业出版社, 1994.