第1章 绪论……1

1.1 机载机电综合管理系统……1

1.2 国外机载机电综合管理系统的发展简况……2

1.3 国内机载机电综合管理系统的发展……4

1.4 总线技术发展概况……5

1.4.1 ARINC429 ……5

1.4.2 ARINC629 ……6

1.4.3 光纤总线……7

1.4.4 SCI总线……8

1.4.5 AFDX(ARINC664)……9

1.4.6 1553B总线……10

1.4.7 1773B总线……10

1.4.8 高速数据总线HSDB……11

1.4.9 CAN总线……11

1.4.10 快速以太网……12

1.4.11 VXI和PXI总线……15

1.4.12 PROFIBUS总线……16

1.4.13 SERCOS总线……16

1.4.14 航空电子统一网络……17

1.5 本书内容安排……18

参考文献……19

第2章 分布式混合实时仿真平台……20

2.1 仿真系统的研究目标……20

2.2 分布式实时仿真系统的仿真特性……21

2.3 仿真平台的拓扑结构……21

2.4 仿真平台的硬件结构……23

2.5 实时操作系统的选择……24

2.5.1 WindowsNT RTX的形式……24

2.5.2 Linux RTLinux的形式……25

2.5.3 多线程模型……26

2.5.4 基于POSIX的多线程实现方法……28

2.6 仿真平台的软件结构……31

2.7 1553B总线通信设计……32

2.7.1 1553B总线概述……32

2.7.2 总线控制器(BC)软件设计……37

2.7.3 远程终端(RT)软件设计……40

2.7.4 1553B消息传输方式……43

2.7.5 1553B通信实例设计……45

2.8 1553B总线通信时钟同步策略……50

2.8.1 1553B总线的技术指标分析……50

2.8.2 机电综合仿真平台的容错时钟同步策略……53

2.9 可靠性分析……56

2.9.1 全透明结构可靠性模型……56

2.9.2 综合管理系统可靠性计算……58

参考文献……58

第3章 多处理机多任务的分配与调度……60

3.1 机电系统综合控制管理任务……60

3.1.1 机电系统综合控制管理任务特点……61

3.1.2 实时任务执行关系……62

3.1.3 总线管理下的容错与重构机制及其实现……62

3.2 静态负载分配算法的研究……65

3.2.1 基于图论的调度算法……65

3.2.2 整数规划方法……66

3.2.3 分枝限界法……66

3.2.4 启发式算法……66

3.2.5 仿真平台任务分配算法……67

3.2.6 算法稳定性及性能分析……71

3.2.7 邻域搜索遗传算法(ADGA) ……72

3.2.8 基于蚁群算法的静态任务调度算法的设计……80

3.3 仿真平台动态任务调度研究……90

3.3.1 动态任务调度基本概念……90

3.3.2 仿真平台动态任务调度算法(任务转移) ……91

3.3.3 动态唤醒(系统重构)……92

3.4 基于MAS的动态任务调度算法……93

3.4.1 Multi Agent System(MAS)的组织结构分析……93

3.4.2 基于招标机制的动态任务调度策略……94

3.4.3 算法分析……97

3.5 动态反馈自适应任务调度……99

3.5.1 方案设计……99

3.5.2 调度算法……101

3.6 流体动力学负载平衡方法与实现……108

3.6.1 问题的形成……108

3.6.2 流体动力学负载平衡方法……109

3.6.3 收敛特性分析……111

3.6.4 动态任务调度算法的实现……116

3.7 动态容错算法研究……117

3.7.1 轮转容错方法研究……118

3.7.2 轮转容错方法可靠性分析……119

3.7.3 多余度轮转容错方法设计……121

3.8 任务模型、任务调度算法模型、双层任务调度算法……122

3.8.1 任务调度途径选择……122

3.8.2 任务调度方法确定……123

3.8.3 任务调度算法模型分析……124

3.8.4 外层任务调度算法……128

3.8.5 内层任务调度算法……133

参考文献……136

第4章 机电子系统建模与控制……141

4.1 一般伺服系统的建模……141

4.2 防滑刹车子系统……142

4.3 起落架收放系统仿真……146

4.3.1 起落架简化图……147

4.3.2 起落架运动学和动力学模型……147

4.3.3 起落架收放系统的仿真系统……151

4.4 前轮转弯系统……152

4.4.1 飞机地面运动的运动学和动力学模型……153

4.4.2 飞机地面运动的限制……156

4.4.3 前轮转弯运动的仿真模型……157

4.5 电源系统的建模与仿真……159

4.5.1 电源系统的工作原理……159

4.5.2 飞机交流电源系统的数学模型……160

4.5.3 交流电源系统控制模型……163

4.5.4 电源系统仿真……164

4.6 环控系统的建模与分析……165

4.6.1 环控系统的工作原理……165

4.6.2 环控系统数学模型的建立……166

4.6.3 环控系统的仿真结果……171

4.7 燃油系统的建模与仿真……172

4.7.1 燃油系统的工作原理……172

4.7.2 燃油系统的数学模型……173

4.8 液压系统的建模和仿真……175

4.8.1 液压能源系统的工作原理……175

4.8.2 微机控制液压泵恒压控制的数学模型……176

4.8.3 恒压变量泵仿真结果……178

4.9 子系统控制性能的分析与方法设计……179

4.9.1 网络控制时滞环节对系统性能的影响……179

4.9.2 分布式网络控制时滞控制器的设计……181

4.9.3 时滞环节的辨识设计……186

参考文献……189

第5章 故障注入系统及故障诊断与监控……191

5.1 故障注入系统设计……191

5.1.1 故障模型库……192

5.1.2 故障注入器设计……193

5.1.3 仿真实例合成器……195

5.1.4 故障处理器……196

5.1.5 执行过程……196

5.2 分布式系统级故障诊断……197

5.2.1 处理机故障诊断……197

5.2.2 通信链路故障诊断……200

5.3 环境控制系统控制通道的故障诊断……201

5.3.1 系统的故障分析……201

5.3.2 座舱供气控制系统的故障诊断方案……202

5.3.3 基于特征结构配置的作动器的故障诊断方法……202

5.3.4 基于特征结构配置方法的环控系统作动器的故障诊断……207

5.3.5 环控系统作动器故障诊断仿真研究……208

5.3.6 基于卡尔曼滤波的传感器的故障诊断研究……209

5.3.7 环控系统的故障检测方法研究……213

5.3.8 专家系统的引入……216

5.4 刹车防滑控制系统的故障诊断研究……222

5.4.1 人工神经网络原理及其BP算法……223

5.4.2 模糊神经网络及其故障诊断方法……226

5.4.3 基于基本MLP与模糊神经网络的刹车系统的故障诊断研究……228

5.4.4 刹车系统故障诊断的总体方案……229

5.4.5 模糊量化……230

5.4.6 刹车系统故障诊断的仿真研究……231

参考文献……232

第6章 分布式数据库系统研究及仿真应用……233

6.1 分布式数据库系统……233

6.1.1 发展趋势……233

6.1.2 定义及特点……235

6.1.3 数据分片及分布……236

6.1.4 体系结构……237

6.1.5 设计流程……238

6.2 分布式仿真数据库系统……240

6.2.1 仿真技术概述……240

6.2.2 分布式仿真数据……241

6.2.3 分布式实时数据库系统……245

6.2.4 分布式仿真数据库设计

实例……246

参考文献……254

第7章 系统仿真平台试验研究……255

7.1 仿真平台试验设备……255

7.1.1 试验平台组成……255

7.1.2 初始参数……255

7.2 仿真实例合成……257

7.3 传递时间预估……258

7.3.1 任务执行时间预估……258

7.3.2 消息传输时间预估……258

7.4 1553B总线传输时延测试……260

7.4.1 传输时延测试方法一……260

7.4.2 传输时延测试方法二……260

7.5 系统综合试验……262

7.6 任务调度与容错结果分析……264

7.6.1 静态调度结果分析……264

7.6.2 动态容错结果分析……265

7.6.3 处理机故障时动态任务调度……265

参考文献……267

第8章 PROFIBUS DP现场总线及应用……268

8.1 PROFIBUS现场总线……268

8.1.1 概述……268

8.1.2 PROFIBUS DP的物理层……269

8.1.3 PROFIBUS DP数据链路层……271

8.1.4 PROFIBUS DP用户层……278

8.2 PROFIBUS DP现场总线在工程机械液压底盘模拟试验台上的应用……281

8.2.1 试验台的总体方案概述……281

8.2.2 测控系统的体系结构……283

8.3 PROFIBUS DP网络控制系统时延分析……288

8.3.1 PROFIBUS DP网络控制信息传输的时延分析……288

8.3.2 PROFIBUS DP网络时延分析及最大时延的估算……290

8.3.3 PROFIBUS DP网络时延的简化……299

8.4 网络时延导致系统性能下降的补偿方法……300

参考文献……302

第9章 CAN、SERCOS总线及其应用……303

9.1 CAN现场总线……303

9.1.1 概述……303

9.1.2 CAN总线的发展……303

9.1.3 CAN总线工作过程……303

9.1.4 CAN总线的主要特性……304

9.1.5 CAN总线的数值特性……304

9.1.6 CAN总线的传输距离……305

9.1.7 CAN总线的技术规范……305

9.1.8 CAN展望……307

9.2 CAN 总线在液压关节机器人上的应用……307

9.2.1 液压关节机器人……307

9.2.2 控制系统的总体结构……308

9.2.3 控制系统上位机设计……309

9.2.4 控制系统下位机设计……311

9.3 CAN 总线在飞控仿真平台上的应用……316

9.3.1 硬件结构……316

9.3.2 软件结构……317

9.4 1553B总线与CAN总线比较分析……318

9.4.1 协议上的比较……318

9.4.2 传输性能上的比较……319

9.5 SERCOS总线及其在姿态模拟系统中的应用……322

9.5.1 SERCOS总线……322

9.5.2 舰艇姿态模拟系统的控制系统……323

参考文献……324

第10章 测试总线……325

10.1 测控总线的概述……325

10.2 VXI总线测试系统……326

10.2.1 VXI总线技术的产生与发展……326

10.2.2 VXI总线测试系统设计……326

10.2.3 VXI总线技术在液压测试系统中的应用……332

10.3 PXI现场总线及应用……339

10.3.1 虚拟仪器……339

10.3.2 PXI总线测试系统……342

参考文献……349" 2100433B

本书对机电系统的总线综合管理进行了论述，主要包括总线综合管理的概念、发展概况及常用现场总线基于MIL-STD-15538总线控管的机载机电系统分布式实时仿真平台的软硬件拓扑结构，多处理机多任务的分配与调度及总线管理下的容错与余度技术，机载机电子系统的建模与控制，基于总线的分布式系统故障注入及故障诊断与监控，分布实时数据库结构与管理，基于总线的多机电系统控管仿真平台实验研究，PROFIBUS-DP现场总线及其应用，CAN、SERCOS现场总线及其应用，VXl总线和PXl测控总线及其应用等。本书内容新颖，结合工程实际，介绍了多种常用总线，提供了基于总线的综合控制管理方法与管理策略，这些管理方法与策略具有一定的共性与工程实用参考价值。

本书可供从事机电系统控制，特别是多机电系统控制与管理的工程技术人员参考，也可作为高等学校相关专业的教学用书。