Обнаружение неисправностей в системе управления лифтом самолета

Этот пример использует:

Этот пример показывает, как спроектировать применение обнаружения, изоляции и восстановления (FDIR) для пары лифтов самолета, управляемых резервными приводами. Эта модель использует ту же логику управления обнаружением отказа, что и Подсистема Авионики примера Aerospace Blockset™ Project HL-20 Optional FlightGear Interface (Aerospace Blockset).

Система управления лифтом

Типовой самолет имеет два лифта, по одному с каждой стороны фюзеляжа, прикрепленных на горизонтальных хвостах. Для повышения безопасности самолета система управления лифтом содержит следующие резервные части:

Четыре независимых гидропривода (по два привода на лифт).
Три гидравлических цепи, которые приводят в действие приводы. Каждый внешний привод имеет выделенную гидравлическую схему. Внутренние приводы имеют общую гидравлическую цепь.
Два первичных модулей управления рейсом (PFCU).
Два модуля управления на привод: полный закон области значений управления и ограниченный/уменьшенный закон области значений управления.

Если самолет летит идеально, то положение привода должно поддерживать постоянное значение. Система обнаружения отказа регистрирует отказ в приводе, если:

Положение привода увеличивается или уменьшается на 10 см от этой нулевой точки.
Привод быстро изменяет положение (для образца, если положение изменяется не менее 20 см за 0,01 секунды).

Система обнаружения отказа также регистрирует отказ в одном из гидравлических контуров, если давление вне границ или если скачки давления быстро. В этом примере система обнаружения отказов проверяет, что:

Давление в гидравлическом контуре находится между 500 кПа и 2 МПа.
Скорость скачков давления не более 100 кПа за 0,01 секунды.

Логика управления обнаружением отказов

Логика режима диаграммы Stateflow ® определяет логику обнаружения отказа для системы управления лифтом. График содержит параллельное подсостояние для каждого привода в системе. Каждый привод может быть в одном из пяти режимов: Passive, Standby, Active, Off, и Isolated. Эти рабочие режимы представлены как подсостояния параллельных состояний.

По умолчанию внешние приводы начинаются в Active и внутренние приводы запускаются в Standby режим. При обнаружении отказа внешних приводов или гидравлических цепей, соединенных с ними, система обнаружения отказа реагирует отключением внешних приводов и включением внутренних приводов.

Ввод отказов в систему обнаружения отказов

Чтобы экспериментировать с моделью, во время симуляции можно ввести отказы гидравлической цепи и положения привода в систему обнаружения отказа через UI впрыска отказа.

Для примера, чтобы ввести отказ в Гидравлический контур 1, выберите H1 установите флажок и нажмите кнопку Обновить. UI запускает этот код MATLAB ® для связи с моделью Simulink ®:

   blockname=[mname '/Signal conditioning '...
   'and failures /Hydraulic Pressures/Measured ',char(10),...
   'Hydraulic system 1 ',...
   'pressures/Hydraulic pressure/H1_fail'];
   val=get(handles.H1,'Value');

   if val
       set_param(blockname,'value','1');
   else
       set_param(blockname,'value','0');
   end

Этот код включает переключатель в подсистеме Signal conditioning, который заставляет систему обнаружения отказа регистрировать отказ в гидравлической цепи.

Логика графика Mode Logic реагирует на отказы в гидравлических схемах и приводах с помощью функций таблицы истинности и вещания событий. Для примера, если система обнаружения отказа регистрирует изолированный отказ в Гидравлическом контуре 1, то:

Функция таблицы истинности L_switch транслирует событие go_off к подсостоянию LO.
Область подсостояния LO входит в Off mode и отправляет событие E к подсостоянию LI.
Потому что подсостояние LO больше не находится в Active режим, LI входит в Active режим.
Потому что подсостояние LI теперь находится в активном режиме, RI входит в Active mode и отправляет второе событие E к подсостоянию RO.
Область подсостояния RO входит в Standby режим.

После того, как системы обнаружения отказа регистрируют отказ в Гидравлической Цепи 1, левый внешний привод выключается, правый внешний привод помещается в резервный режим и внутренние приводы активируются.

Восстановление после гидравлических отказов

Логика управления обнаружением отказа позволяет системе восстановиться после отказа гидравлического контура. Для примера, чтобы вернуть Гидравлический контур 1 в оперативный режим, в пользовательском интерфейсе впрыска отказа, очистите H1 установите флажок и нажмите кнопку Обновить. На графике условие !u.low_press[0] становится истинным, поэтому subsate LO переходы от Off режим на Standby режим. В результате левый внешний привод может затем быть приведен в действие в случае, если система обнаружения отказа регистрирует другой отказ позже в симуляции.

Изолируйте приводы после отказов

Когда система обнаружения отказа регистрирует отказ в одном из приводов, этот привод больше не может быть приведен в действие. В Логике Режима графике отказ привода представлен подсостоянием Isolated. Это подсостояние не имеет выходных переходов, поэтому, когда привод входит в Isolated состояние, оно остается в этом состоянии для остальной части симуляции.

Ссылки

Питер Дж. Мостермен и Джейсон Гиделла, «Повторное использование модели для Обучения Сценариев Ошибки в Космосе», на Слушаниях Конференции AIAA® Modeling and Simulation Technologies, CD-ROM, бумаги 2004-4931, 16 - 19 августа 2004, Род-айлендского Конференц-центра, Провиденса, Род-Айленд.

Jason R. Ghidella and Pieter J. Mosterman, «Применение Модельно-ориентированного проектирования к системе обнаружения, изоляции и восстановления поломок», Military Встраиваемых систем, Summer, 2006.

Документация