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飞行控制计算机的余度分析与设计汇报人：2024-01-17

引言飞行控制计算机概述余度分析余度设计余度技术的实现与验证余度技术的应用与展望

01引言

通过余度设计，确保飞行控制计算机在单个或多个部件故障时，仍能保持稳定的飞行控制性能，从而提高飞行安全性。提高飞行安全性适航规章对飞行控制计算机的余度配置有明确的要求，进行余度分析与设计是实现适航取证的关键环节。满足适航要求目的和背景

增强系统容错能力余度技术可以在部件故障时，通过重构或降级操作，使系统继续正常工作，增强系统的容错能力。提高系统维护性余度设计可以降低系统维护的难度和成本，因为单个部件的故障不会导致整个系统的失效。提高系统可靠性通过余度设计，可以降低系统对单个部件的依赖，从而提高整个系统的可靠性。余度技术的重要性

02飞行控制计算机概述

导航和制导姿态和位置控制数据采集与处理故障诊断与处理飞行控制计算机的功能根据预设航线和飞行计划，提供准确的导航和制导信息，确保飞行器按预定轨迹飞行。收集来自各种传感器的数据，进行处理和分析，为飞行控制提供必要的信息。实时监测飞行器的姿态和位置，通过控制算法调整飞行器的姿态和位置，保持稳定的飞行状态。监测飞行控制系统的状态，及时发现并处理故障，确保飞行安全。

03通信结构通过航空总线等通信手段，与航空电子系统其他设备进行数据交换和协同工作。01硬件结构包括处理器、存储器、输入输出接口等，提供强大的计算能力和数据存储能力。02软件结构包括操作系统、控制算法、故障诊断程序等，实现飞行控制计算机的各项功能。飞行控制计算机的结构

通过各类传感器采集飞行器的姿态、位置、速度等信息。传感器数据采集对采集的数据进行处理和分析，提取出有用的信息。数据处理与分析根据处理后的数据和控制算法，计算出控制指令。控制算法实现将控制指令输出到执行机构，实现对飞行器的精确控制。控制指令输出飞行控制计算机的工作原理

03余度分析

123根据飞行控制计算机在飞机系统中的重要性和对飞行安全的影响程度，确定其关键性级别。飞行控制计算机的关键性评估针对不同关键性级别的飞行控制计算机，分析其故障模式、故障率和故障后果，确定所需的余度级别。余度需求分析根据余度需求分析结果，将飞行控制计算机的余度级别划分为单余度、双余度和多余度等不同级别。余度级别划分余度级别的确定

硬件余度配置采用多个独立的硬件通道来实现余度，如双机热备、三机表决等方案。软件余度配置通过软件容错技术实现余度，如N版本编程、恢复块等方案。时间余度配置利用时间上的冗余来实现故障检测和恢复，如重试、延时等方案。余度配置方案

故障检测与隔离通过实时监测飞行控制计算机的状态和输出，及时发现并隔离故障通道，确保系统的正常运行。余度切换策略在检测到故障通道后，根据预设的切换策略，将控制权切换到其他正常通道，保证系统的连续性和稳定性。余度重构策略针对部分故障通道，通过重构算法调整其余正常通道的参数或结构，使系统恢复到最佳性能状态。余度管理策略

04余度设计

冗余电源设计采用多个独立电源供电，确保在某一电源失效时，系统仍能正常工作。冗余传感器设计配置多个相同或不同类型的传感器，对同一参数进行测量，提高测量准确性和可靠性。冗余执行机构设计设置多个执行机构，如舵机、作动器等，确保在某一执行机构失效时，系统仍能保持一定的控制能力。硬件余度设计

采用多种算法对同一任务进行处理，通过比较结果的一致性来判断算法的可靠性。冗余算法设计对关键数据进行多次采集、处理和验证，确保数据的准确性和可靠性。冗余数据处理设计多套控制逻辑，实现在某一控制逻辑失效时，系统能够自动切换到另一套控制逻辑，保证系统的稳定性和安全性。冗余控制逻辑设计软件余度设计

余度设计的优化在余度设计过程中，需要充分考虑余度与性能之间的平衡关系。在保证系统可靠性的前提下，尽可能提高系统性能，以满足飞行任务的需求。余度与性能的平衡根据系统的重要性和可靠性要求，合理确定硬件和软件的余度等级，避免过度设计带来的资源浪费。余度等级的确定制定完善的余度管理策略，包括余度配置、余度切换、故障检测与隔离等，确保系统在出现故障时能够迅速恢复正常运行。余度管理策略

05余度技术的实现与验证

软件余度通过设计多个独立的软件通道，实现控制算法的冗余。各通道间相互独立，可以采用不同的算法或编程语言实现。信息余度利用不同来源的信息进行数据融合，提高系统对故障的识别和容错能力。例如，采用多传感器数据融合技术。硬件余度通过增加硬件设备或组件的数量，实现系统功能的冗余。例如，采用双余度或多余度的传感器、执行机构等。余度技术的实现方法

实验室验证在实验室环境下，搭建实际的硬件和软件系统，进行各种故障注入和模拟实验，验证余度技术的可靠性和稳定性。飞行试验验证在实际飞行过程中，通过故意引入故障或模拟故障情况，验证余度技术