基于VxWorks的飛機(jī)電源系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程

　先進(jìn)飛機(jī)正朝著多電、全電方向發(fā)展，供電系統(tǒng)成為了未來(lái)飛機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵。按照功能飛機(jī)供電系統(tǒng)分為電源系統(tǒng)和配電系統(tǒng)兩大部分。先進(jìn)配電系統(tǒng)由電源系統(tǒng)處理機(jī)（PSP）、電氣負(fù)載管理中心（ELMC）、固態(tài)功率控制器（SSPC）和遠(yuǎn)程終端（RT）組成，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)配電的智能化，其中電源系統(tǒng)處理機(jī)是配電系統(tǒng)的核心。
　　目前我國(guó)飛機(jī)電源系統(tǒng)仍采用的是集中配電方式。隨著航空技術(shù)的迅速發(fā)展，飛機(jī)性能有了大幅度提高，用電設(shè)備迅速增加，電源功率不斷提高，這種配電方式已經(jīng)不適應(yīng)，而且嚴(yán)重影響了飛機(jī)整體性能的提高。
　　國(guó)外一些技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等在航空航天領(lǐng)域已普遍使用了分布式配電和負(fù)載自動(dòng)管理技術(shù)。美國(guó)最近裝備部隊(duì)的F-22先進(jìn)飛機(jī)就采用了可編程的固態(tài)開(kāi)關(guān)、1553B總線、微處理機(jī)和負(fù)載自動(dòng)管理技術(shù)。美國(guó)在P7-A反潛機(jī)上也使用了先進(jìn)配電系統(tǒng)，系統(tǒng)控制功能達(dá)到了故障—工作、故障—容錯(cuò)、故障—保險(xiǎn)的容錯(cuò)等級(jí)。我國(guó)對(duì)該課題的研究起步較晚，但是近來(lái)發(fā)展迅速，1553B數(shù)據(jù)總線、發(fā)電機(jī)控制器、固態(tài)功率控制器和電氣負(fù)載管理中心的研究，以及某型飛機(jī)的NAMP系統(tǒng)，都是富有成果性的。不過(guò)，與世界上技術(shù)先進(jìn)國(guó)家相比尚有一定差距，還有很多工作要做。先進(jìn)飛機(jī)配電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不中斷供電和容錯(cuò)供電，提高供電系統(tǒng)的可靠性、維護(hù)性、靈活性，對(duì)于提高飛機(jī)的整體性能有重要的作用，已是第四代戰(zhàn)斗機(jī)的必備技術(shù)。
　　配電系統(tǒng)控制分析
　　配電系統(tǒng)采用集散控制方式，由具有智能性的PSP、ELMC、RT和GCU（發(fā)電機(jī)控制器）來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。其中，ELMC監(jiān)視和控制SSPC，RT監(jiān)視和控制EMPC（機(jī)電式功率控制器）、外部電源、蓄電池以及TRU（變壓整流器）。GCU為發(fā)電機(jī)、主交流匯流條提供控制和保護(hù)。GCU在功能上是獨(dú)立的，并不受PSP控制。PSP完成頂層級(jí)的系統(tǒng)控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)集中管理。各智能終端與PSP通過(guò)MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信。
　　由于受MIL-STD-1553B總線1MBPS位速率的限制，不能采用單一的綜合結(jié)構(gòu)，所以航空電子系統(tǒng)與配電系統(tǒng)控制采用了分層結(jié)構(gòu)。航空電子系統(tǒng)提供配電系統(tǒng)控制所必需的飛行和任務(wù)數(shù)據(jù)，它采用自己?jiǎn)为?dú)的數(shù)據(jù)總線。由電源系統(tǒng)處理機(jī)（PSP）擔(dān)負(fù)航空電子系統(tǒng)和配電系統(tǒng)控制之間的信息傳遞任務(wù)。配電系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　
　　圖1配電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　軟件分析
　　根據(jù)對(duì)飛機(jī)配電系統(tǒng)的分析，電源系統(tǒng)處理機(jī)軟件可分為下述模塊：
　　a.系統(tǒng)控制指令處理模塊
　　b.供電系統(tǒng)布局狀態(tài)處理模塊
　　c.MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線控制模塊
　　d.供電系統(tǒng)初始化模塊
　　e.電氣系統(tǒng)監(jiān)控模塊
　　f.處理機(jī)請(qǐng)求排序模塊
　　g.處理機(jī)請(qǐng)求處理模塊
　　由于采用了VxWorks作為操作系統(tǒng)，必須將上述模塊劃分為具體的任務(wù)，提交給操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)來(lái)調(diào)度、管理。任務(wù)調(diào)度一般采用RM和EDF方式，遵循的原則是：首先，要避免死鎖。引起死鎖的原因主要是資源的競(jìng)爭(zhēng)，所以要保證資源的合理使用。其次，必須為每個(gè)任務(wù)合理分配CPU使用時(shí)間，對(duì)于那些I/O操作多的任務(wù)優(yōu)先級(jí)要低一些，運(yùn)算多的任務(wù)優(yōu)先級(jí)要高一些。為保證CPU的充分利用，大量運(yùn)算歸為一個(gè)任務(wù)；功能耦合歸為一個(gè)任務(wù)；對(duì)于周期時(shí)間，針對(duì)不同的頻率處理不同任務(wù)。如果我們?cè)诰唧w分析一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候發(fā)生原則沖突，則要針對(duì)具體的系統(tǒng)為每一個(gè)原則設(shè)定“權(quán)重”，必要的時(shí)候可以通過(guò)計(jì)算“權(quán)重”來(lái)最終確定如何去劃分任務(wù)。為了系統(tǒng)的穩(wěn)定和可擴(kuò)展性，CPU不能全載工作，達(dá)到60~70%就可以了。