检测飞机电梯控制系统故障

此示例示出了如何设计为一对由致动器冗余控制飞机升降机的故障检测,隔离和恢复(FDIR)应用程序。该模型使用相同的故障检测控制逻辑作为航空航天模块库™例的航空电子子系统HL-20项目与可选FlightGear的接口(航天模块组)。

电梯控制系统

典型的飞机有两台电梯,一个在机身的每一侧,附着在水平尾翼。为了提高飞机的安全,电梯控制系统包含这些多余的部分:

  • 四个独立的液压致动器(每个电梯两个致动器)。

  • 三个液压电路,其驱动所述致动器。每个外致动器具有一个专用的液压回路。内部致动器共用的液压回路。

  • 两个主飞行控制单元(PFCU)。

  • 每个执行器的两个控制模块:全方位的控制法和限制/减小的范围控制律。

如果飞机飞行完全水平,则致动器位置应保持一个恒定值。故障检测系统寄存器中的致动器,如果一个失败:

  • 的致动器的增加的位置或通过从该零点10厘米减小。

  • 所述致动器改变位置迅速(例如,如果位置改变为至少20cm在0.01秒内)。

故障检测系统也在液压回路中的一个寄存器中的故障如果压力出界或者如果压力快速变化。在这个例子中,故障检测系统检查的是:

  • 在液压回路中的压力为500千帕和2兆帕之间。

  • 压力在0.01秒内不超过100千帕变化。

故障检测控制逻辑

所述Stateflow®图表模式逻辑定义了用于电梯控制系统中的故障检测逻辑。图表包含在系统中的每个致动器的平行子状态。每个致动器可以在五种模式之一:被动支持活性孤立。这些操作模式被表示为平行状态的子状态。

默认情况下,外部驱动器中启动活性模式和内致动器在启动支持模式。如果在外部的致动器或在被连接到它们的液压回路中检测到故障时,故障检测系统通过禁用外致动器和致动的致动器内的响应。

注入故障进入故障检测系统

实验与模型,模拟过程中,可以通过故障注射UI引入液压回路和致动器位置的故障到故障检测系统。

例如,为了在注入液压回路1中的故障时,选择H1复选框,然后单击更新。该UI运行此MATLAB®代码用的Simulink模型进行通信:金宝app

块名称= [MNAME '/信号调节' ... '和失败/液压/测量',CHAR(10),... '液压系统1',... '压力/液压/ H1_fail'];VAL = GET(handles.H1, '值');
如果val set_param(块名称, '值', '1');别的set_param(块名称, '值', '0');结束

此代码轮流在使所述故障检测系统中的液压回路注册一个故障信号调节子系统的开关上。

图表模式逻辑通过使用真值表函数和事件广播响应于液压回路的故障和致动器。例如,如果故障检测系统登记在液压回路1的分离的故障,然后:

  • 真值表功能L_switch广播事件go_off在子状态LO

  • 子状态LO进入模式,并发送该事件Ë在子状态

  • 因为子状态LO不再在活性模式,进入活性模式。

  • 因为子状态现已在主动模式下,RI进入活性模式,并发送第二事件Ë在子状态RO

  • 子状态RO进入支持模式。

在液压回路1中的故障检测系统的寄存器在发生故障后,左外致动器关闭时,右外侧致动器被放置在待机状态下,与内致动器被激活。

从液压故障中恢复

故障检测控制逻辑使得系统能够从一个液压回路故障中恢复。例如,为了使液压回路1重新联机时,在故障注入UI,清除H1复选框,然后单击更新。在该图表中,条件!u.low_press [0]为真,那么子状态LO从转变模式的支持模式。其结果,左外致动器然后可以在该故障检测系统中的另一个故障后在模拟中注册事件激活。

隔离执行器故障后

当故障检测系统登记在致动器中的一个故障时,该致动器可以不再被激活。在图表模式逻辑,致动器的故障是由所述子状态表示孤立。该子状态没有向外的转移所以一旦致动器进入孤立状态时,它仍然在该州为模拟的其余部分。

参考

彼得J. Mosterman和杰森Ghidella,“模型重用的故障情况的航天训练,”在在AIAA®建模与仿真技术研讨会论文集,CD-ROM,纸2004-4931,8月16日 - 2004年19日,罗得岛会议中心,普罗维登斯,罗得岛。

贾森R. Ghidella和彼得J. Mosterman,“将基于模型的设计到故障检测,隔离和恢复系统”,在军用嵌入式系统夏天,2006年。

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