方案，在基本可靠性变化较小的情况下，通过采用双通道检测设计提高产品的抗干扰能力，使控制器的输出更加稳定、可靠，避免误动作发生导致发动机停车事故。该设计适用于飞机发动机控制系统，也适用于需要提高抗干扰能力的控制系统。在航空航天的控制领域，有着较为广泛的应用。
【关键词】控制系统 任务可靠性 抗干扰设计 双通道设计
转速限制控制器是某型飞机发动机超速保护系统的控制装置，输入信号取自与发动机转速成正比的磁性转速传感器，当发动机涡轮转速超过规定值时，控制器驱动过速装置切断燃油供给，以保护发动机免因超速而损坏。基于产品在系统中重要性，在设计中把可靠性设计放在首位，确保控制器在使用中不会因为干扰信号或部分器件失效而导致输出过速信号使发动机停车。
1 总体思路
转速限制控制器采用两路独立相同的通道检测和一个由微处理监控的状态信息管理模块组成。仅当这两路通道同时获得过速信号时，才产生燃油供给的切断信号，这样可有效的避免误动作。同时，状态信息管理模块在软件的控制下完成输入/输出状态的监控。并可通过RS-232总线与上位机通讯，监视当前状态信息，获取重要记录任务。
信号调理与控制模块Ⅰ和信号调理与控制模块Ⅱ原理相同，工作方式一致。信号调理与控制模块将转速信号调理后与设定的转速进行比较，满足过速条件则输出过速控制信号，当模块Ⅰ和模块Ⅱ同时输出过速信号，则判定转速过速，输出过速信号，切断发动机供油。电源模块提供产品内部需要的各类电源。信号判别与状态信息管理模块实现产品输出过速信号故障时，将相关信息及各种信号储存后通过上位机进行调用。地勤人员通过故障数据分析，确定系统故障原因，有效提高维修性能。
控制器框图如图1所示。
2 硬件设计
转速限制控制器包含检测通道Ⅰ、通道Ⅱ、管理模块和电源模块组成，其工作原理如图2所示。
2.1 检测通道Ⅰ通道Ⅱ
转速限制控制器的两个独立的通道检测（通道Ⅰ和通道Ⅱ）原理。每个检测通道包含转速信号采集处理电路，逻辑处理电路（信号判别与控制电路）、驱动电路等。转速信号采集处理电路：将f1频率信号进行限幅处理并进行抗音频干扰处理，处理后的频率信号经滤波放大电路分别输入方波转换电路，幅值检测电路，然后输入CPLD进行逻辑运算。逻辑处理电路：CPLD将频率信号进行计数，并与设定的频率进行比较，处理各种输入离散量，经逻辑处理输出控制信号。保持与管理模块中CPU的数据交换，将各种状态数据传送到管理模块进行处理。 驱动电路：过速控制信号经驱动控制电路放大驱动过速继电器。
2.2 信息管理模块
CPU将通道Ⅰ和通道Ⅱ中CPLD的数据及其他各种控制状态读取后存入非易失存贮器保存，通过RS-232与上位机通讯，维护时将非易失存贮器中的数据下载。
2.3 电源模块
将+28V的输入电源通过滤波模块后进入浪涌抑制模块，处理好后输入DC/DC模块形成稳定的±15V，+5V等直流电源，分别提供给不同的电路。
3 软件设计
转速限制控制器软件驻留在状态信息管理模块的CPU自带存储器中，主要完成产品的输入/输出状态监控，周期采集检测通道Ⅰ和检测通道Ⅱ的转速幅值和频率，同时通过数据总线周期读取检测通道Ⅰ和检测通道Ⅱ中CPLD的数据/状态（包括转速频率、工作状态、转速信号幅值状态、过速继电器正/负端吸合状态、过速状态、过速指示灯状态等）；当故障发生时将上述数据/状态信息存入非易失存贮器；通过RS-232总线与外部监控设备通讯，动态监控时，连续读取放大器的数据/状态，维护状态监控时可将非易失存贮器中的数据/状态读取出来。
软件具有上电自检、周期自检功能。上电自检包括RAM自检、CPU内部XRAM自检、非易失存贮器自检；周期自检主要对A/D转换器参考电压进行自检。
软件的功能模块结构图见图3。
当以下任一条件满足时将相应的转速数据、状态数据存储到非易失存贮器中：
（1）当检测通道Ⅰ或检测通道Ⅱ产生过速信号时，触发方式采用沿触发；
（2）当从检测通道ⅠCPLD中读取的过速控制信号与检测通道Ⅰ过速信号不匹配时。
（3）当从检测通道ⅡCPLD中读取的过速控制信号与检测通道Ⅰ过速信号不匹配时。
存储的数据/状态应包括：
（1）检测通道Ⅰ、检测通道Ⅱ的转速幅值信号；
（2）检测通道Ⅰ、检测通道Ⅱ的转速频率信号；
（3）CPLD中转速频率数据和各种状态数据。
故障数据存储到非易失存贮器中，可记录16组数据/状态，采用循环记录方式，从低地址空间到高地址空间循环覆盖存储。通讯监控软件与非易失存贮器之间采用I2C总线通讯接口方式。
4 结论
当通道Ⅰ或通道Ⅱ发出过速控制信号，在飞行驾驶舱内通过黄色指示灯告警，提醒维护人员转速限制控制器故障，需要进行修理；通道Ⅰ和通道Ⅱ均发出过速控制信号时超转继电器动作发出燃油供给的切断信号。管理模块将故障时相关数据存贮并上传到上位机，提高了产品的、测试性和维修性。本文提供了一种通过双通道设计使单一输入信号通过两次检测后才输出控制信号，有效的提高了抗干扰能力，使输出过速信号更可信，避免单个通道异常输出而导致发动机停车，满足了飞机飞行安全的要求。
作者单位
苏州长风航空电子有限公司 江苏省苏州市 215001
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