2.1模拟式飞行控制计算机 21.1模拟式飞行控制计算机的组成 模拟式飞行控制计算机是根据飞行控制系统总体要求及控制 律计算的要求,由分立电子元件及模拟集成电路组成用于完成控 制律特定的运算和控制模态转换等功能。模拟式飞行控制计算机 的结构随飞行控制系统要求的不同而异。可按控制轴分成不同的 控制通道(如分成纵向、横滚及偏航通道),整个飞行控制计算机可 以组装在一个机箱内,也可按轴或余度分为几个独立的机箱(如某 飞机的控制增稳系统按余度分为三个机箱,每一个飞行控制计算 机机箱内包含了俯仰横滚及偏航三个轴的控制逻辑和算法) 模拟式飞行控制计算机的电路一般由前置信号处理电路、校 正网络、增益调整综合放大伺服放大、监控电路等一系列功能电 子模块组成。其中前置信号处理电路用于接收飞机传感器的信 息,并将其处理成模拟飞行控制计算机内要求的信号形式。校正 网络、增益调整、综合放大用于实现控制律运算。伺服放大电路驱 动舵机使舵面偏转。监控电路对系统的工作状态实施监控,并及 时报告故障。图2-1是由模拟式飞行控制计算机实现的某型飞机 纵轴控制增稳系统的功能结构框图。 在现代高可靠飞行控制系统特别是电传飞行控制系统中,常 采用余度式飞行控制计算机以提高系统的任务可靠性,余度式模 拟飞行控制计算机是采用硬件电路冗余的方法组成的计算机,佘 度配置可根据可靠性要求设计成双余度、三余度或四余度,每个余 度计算机称为一个余度通道,每个余度通道除了完成控制律规定 的运算外,还应具有氽度管理和故障监控及隔离功能。 图22是一个以飞行控制计算机为控制器的三余度控制增稳 系统原理图,其中飞行控制计算机由三个相同的模拟计算机机箱 组成,每个飞行控制计算机都包含对俯仰、横滚及偏航三个轴控制
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13 律的计算,在飞行控制计算机的输人和输出接囗设置了表决面以 对信号进行表决和监控。三个计算机同时接收三余度的传感器信 号,经前置信号处理后,通过信号选择器进行表决,并以此表决信 号用于控制律计算。由于使用了信号选择器,当有一个信号故障 时可以利用21的原则将故障信号去除,以此保证功能电路输人 信号的正确性,同时也阻止了前级故障向后级的蔓延。三个模拟 计算机最后计算的结果也同样经过信号选择器选择,以表决出正 确的指令来驱动舵面偏转。从而,当采用三余度计算机后,通过余 度管理可以监控出系统故障,并能按设计的故障隔离策略隔离故 障,从而使得三余度计算机具有一次故障工作,二次故障安全的功 能,对于四余度的系统可达到二次故障工作的能力。 模拟式飞行控制计算机设计要求包括: (1)输人信号的电气及物理特性要求。应规定输入信号来 源输入形式(单端输入或差动输入)、信号种类(直流信号或交流 信号)信号的电压电流范围及信号的输出阻抗大小等。 (2)输出信号的电气及物理特性要求。应规定输出信号的形式 (单端输出或差动输出)零位要求、信号种类(直流信号或交流信 号,电压输出或电流输出)输出功率、输出阻抗及输出信号的负载 类型(纯电阻负载感性负载、容性负载或其组合形式的负载)等 (3)功能模块的划分要求。根据机箱的安装尺寸和系统的功 能要求对电子线路模块进行组合。 (4)应以传递函数形式给出控制律的描述并给出控制逻辑的 模态转换要求。 (5)对机内自检测(BT)的要求。应规定对计算机内的各种 功能电路逻辑电路的检测要求。 (6)余度管理要求。应规定余度式模拟飞行控制计算机的表 决面设置及余度管理簟咯。 2.1.2模拟式飞行控制计算机的典型功能模块线路 模拟式飞行控制计算机的设计随控制系统的不同而千差万
14 邀率陀螺解调滤波 信号选择器 比较器 加速度计前置放大器 综合正 驾驶杆力 信号 感器「 放大器 选择器 令模型 杆力开关 比较器 限踪保 驾驶仪 指令 指令限幅 飞行抱制计算机 图22三余度控制
信号 选择器 伺服放大 舵机 比较器 线位移 传感器 伺服放大 舵机 持 线位 传器 增稳系统原理图