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⑤自動配平指令計算模塊——根據(jù)方式及銜接連鎖模塊及方式
計算模塊的信息,飛機的運動參數(shù)及系統(tǒng)的工作參數(shù),計算相
應(yīng)的配平指令,實現(xiàn)自動配平(如速度配平、馬赫配平等);
⑥數(shù)據(jù)收/發(fā)控制模塊——用于控制數(shù)字信號的接收與發(fā)送;
⑦系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控模塊——監(jiān)控整個飛行控制系統(tǒng)的工作狀態(tài),
如發(fā)現(xiàn)故障,則輸出故障信息到顯示系統(tǒng)及飛行數(shù)據(jù)記錄器,
并自動斷開自動駕駛儀。該模塊可進行舵面位置監(jiān)控、自動駕
駛儀作動器監(jiān)控、飛行控制計算機的指令監(jiān)控等。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
(2)飛行控制計算機的基本工作原理
飛行控制計算機的基本功能是實現(xiàn)自動指令的計算
與輸出,所進行的指令計算是圍繞兩個基本回路——
即內(nèi)回路與外回路來進行的,如下圖所示。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
內(nèi)回路是由自動駕駛儀中控制飛機姿態(tài)的俯仰
通道和傾斜通道所構(gòu)成,它是將實際姿態(tài)和指
令姿態(tài)進行計算比較,(實際的姿態(tài)來自飛機
的姿態(tài)傳感器,例如垂直陀螺或慣性基準組
件,指令姿態(tài)來自駕駛員的輸入或外回路的輸
入。)得出姿態(tài)偏差信號,再按照一定的控制
律計算舵面偏轉(zhuǎn)角度或角速度,控制與操縱飛
機的姿態(tài)運動或稱角運動。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
外回路則根據(jù)系統(tǒng)的工作方式及飛行參數(shù),根據(jù)飛機
飛行的目標參數(shù)(如位置、速度、垂直速度等)與實際
運動參數(shù)的偏差,計算出目標姿態(tài),作為內(nèi)回路的輸
入,主要是控制飛機質(zhì)心的軌跡運動。
當飛行控制計算機計算自動駕駛控制指令時,根據(jù)
所確定的工作方式,首先計算外回路的輸出,即目標
姿態(tài)值送到其內(nèi)回路。內(nèi)回路根據(jù)外回路計算的目標
姿態(tài)、飛機的實際姿態(tài)和姿態(tài)變化率等參數(shù),按一定
的控制算法計算相應(yīng)的舵面偏轉(zhuǎn)角或偏轉(zhuǎn)角速度,輸
出到自動駕駛儀的伺服回路,再由伺服回路通過動力
控制組件(PCU)液壓作動相應(yīng)的舵面偏轉(zhuǎn),以實現(xiàn)對飛
機運動的控制。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
在自動駕駛儀的工作方式一節(jié)中我們已知,在大多數(shù)
飛機上,自動駕駛儀可以以指令(CMD)方式和駕駛盤操
縱(CWS)方式銜接,而每套自動駕駛儀又由傾斜通道和
俯仰通道組成。當自動駕駛儀銜接在CMD方式時,飛行
控制計算機根據(jù)飛行管理計算機、方式控制面板以及
飛機的運動參數(shù)等輸人信號依次進行外回路與內(nèi)回路
的計算,然后通過輸出接口將指令送到伺服回路,通
過動力控制組件控制舵面;當自動駕駛儀以CWS方式銜
接時,駕駛員通過駕駛盤帶動與其相固聯(lián)的力傳感器
或角位置傳感器,將操縱信號變換成電信號,并通過
輸人接口送給飛行控制計算機,飛行控制計算機依次
進行外回路與內(nèi)回路的計算,輸出指令通過輸出接口
送到伺服回路,通過動力控制組件控制舵面。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
3.飛行控制計算機的軟件組成及其功能
對于多余度飛行控制系統(tǒng),除配置必要的硬
件外,還必須具備完善可靠的相應(yīng)軟件。飛行
控制系統(tǒng)的軟件通常由以下部件組成:
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
(1)飛行控制軟件
飛行控制軟件因系統(tǒng)的硬件配置不同而各不
相同,但通常應(yīng)包括以下內(nèi)容:
①管理執(zhí)行程序——用于完成任務(wù)調(diào)度、數(shù)
據(jù)塊的組織;系統(tǒng)工作方式的管理與控制;
中斷處理;各余度計算機間的交叉通道的數(shù)據(jù)
傳遞;各余度計算機間的幀頻同步。
②余度管理模塊——又可分為傳感器、伺服
器余度管理模塊;計算機余度管理以及整
機余度降級策略和算法計算等模塊。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
③控制律計算模塊——包括縱向控制律、橫
側(cè)向控制律計算;邊界限制計算;外回路控制
律計算;大氣數(shù)據(jù)修正計算;備份方式控制計
算等。
④數(shù)據(jù)管理模塊——管理飛行控制系統(tǒng)與機
載電子設(shè)備,任務(wù)計算機的數(shù)據(jù)交換。將飛控
系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)傳送給其他系統(tǒng),并將來自其
他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行處理后,傳送到相應(yīng)模塊。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
(2)操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)用于地面上的編程與檢查,它使飛行控制
計算機與地面設(shè)備間建立通信所需的軟件,駐留在飛
控系統(tǒng)檢測控制臺的可編程只讀存儲器里。
(3)故障診斷軟件
故障診斷軟件是指飛行控制系統(tǒng)的機內(nèi)自檢程序。
它可分為飛行前地面機內(nèi)自檢和飛行中機內(nèi)自檢兩
種。飛行前系統(tǒng)的機內(nèi)自檢包括部件級和系統(tǒng)級機內(nèi)
自檢,警告邏輯以及檢測結(jié)果記錄等軟件;飛行中機
內(nèi)自檢包括空中部件的機內(nèi)自檢、故障定位和切換邏
輯,飛行中機內(nèi)自檢多利用后臺計算時間循環(huán)往復地
進行。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
(4)支持軟件
支持軟件指的是進行飛控軟件開發(fā)時所需
的軟件。一般它應(yīng)包括匯編、宏處理、列表打
印、輸入輸出、連接編輯等軟件,它應(yīng)在選定
的開發(fā)計算機上進行。由于飛控軟件需要較快
的實時性,所以一般采用較為低級的開發(fā)語言
如匯編語言、C語言等來編程。
4.4飛行控制計算機(FCC)及系統(tǒng)
4.4.3典型的數(shù)字式飛行控制系統(tǒng)實例
商用波音757/767飛機上首次采用的全數(shù)
字式飛行控制系統(tǒng),提供飛機姿態(tài)穩(wěn)定、駕駛
盤操縱和自動著陸等功能,與飛行管理計算機
耦合實現(xiàn)外回路的制導。本節(jié)以在此種機型上
采用的數(shù)字式飛行控制系統(tǒng)即自動駕駛儀/飛
行指引系統(tǒng)為例,介紹數(shù)字式飛行控制系統(tǒng)的
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自動飛行控制系統(tǒng)(11)