張 佳

(西安航空學(xué)院 電子工程學(xué)院,西安 710077)

基于DSP的航空電源BIT系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

張 佳

(西安航空學(xué)院 電子工程學(xué)院,西安 710077)

隨著航空技術(shù)的發(fā)展，大量機(jī)載設(shè)備特別是航空儀器儀表與傳動(dòng)系統(tǒng)采用電能驅(qū)動(dòng)，航空電源在現(xiàn)代飛行器中的作用愈發(fā)重要;作為飛機(jī)發(fā)電機(jī)與機(jī)載用電設(shè)備之間的電力樞紐，飛機(jī)二次電源的可靠性對(duì)于維持用電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義;應(yīng)用BIT技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)二次電源運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，然而虛警問(wèn)題對(duì)BIT技術(shù)的應(yīng)用造成了很大的困擾;針對(duì)某型飛機(jī)二次電源采用合理的硬件設(shè)計(jì)結(jié)合有效的檢測(cè)算法可以顯著改善BIT系統(tǒng)的虛警率，這就使操作人員能夠準(zhǔn)確掌握飛機(jī)二次電源的工作狀態(tài)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、減少損失。

航空電源；機(jī)內(nèi)測(cè)試；TMS320F28335；CAN總線(xiàn)

0 引言

隨著航空技術(shù)的發(fā)展，電能逐漸取代其他形式的能源—如液壓能、氣壓能等—成為主要的驅(qū)動(dòng)能源。采用電能驅(qū)動(dòng)能夠增加飛機(jī)設(shè)計(jì)的柔性，提高可靠性，降低保障及使用成本，減輕飛機(jī)的總重量等。此外，根據(jù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)信息化作戰(zhàn)的要求，新一代作戰(zhàn)飛機(jī)上裝備了大量的先進(jìn)機(jī)載設(shè)備，這些機(jī)載設(shè)備都以電力作為能量來(lái)源。世界各國(guó)在多電飛機(jī)的設(shè)計(jì)和研發(fā)上都投入了大量的人力物力，并取得了長(zhǎng)足進(jìn)步[1]。

機(jī)內(nèi)測(cè)試技術(shù)(built-in test，BIT)技術(shù)是伴隨著航空技術(shù)與集成電路技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一項(xiàng)技術(shù)。隨著航空機(jī)載設(shè)備電子化程度以及集成度、復(fù)雜度的日益提高，這增大了航空機(jī)載電子設(shè)備的故障監(jiān)測(cè)與維修的難度。傳統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備(automated test equipment, ATE)，只能完成對(duì)機(jī)載電子設(shè)備的離線(xiàn)監(jiān)測(cè)，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代化裝備的測(cè)試需求[2]。隨著B(niǎo)IT技術(shù)的應(yīng)用，可以將測(cè)試設(shè)備嵌入式安裝在被測(cè)設(shè)備內(nèi)部，與被測(cè)設(shè)備整合為一體，實(shí)現(xiàn)被測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，極大的提高裝備的維修性和測(cè)試性[3]。

航空電源作為機(jī)載用電設(shè)備的動(dòng)力來(lái)源，對(duì)飛機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、任務(wù)的完成具有極其重要的作用，因此機(jī)載電源的運(yùn)行狀態(tài)是飛機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)。將BIT技術(shù)應(yīng)用到機(jī)載電源上，對(duì)于操作人員掌握機(jī)載電源的運(yùn)行狀態(tài)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、減小損失具有重要的意義。

1 航空電源BIT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

航空電源BIT系統(tǒng)為飛行器工作過(guò)程中電源部分的狀態(tài)監(jiān)控提供了方法和渠道，圍繞航空電源的組成、特性和可能出現(xiàn)的故障對(duì)航空電源BIT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1 航空電源系統(tǒng)組成及特性

航空電源是用來(lái)產(chǎn)生和傳輸電能，以供機(jī)上各用電設(shè)備的用電，如飛控、雷達(dá)、通訊導(dǎo)航、機(jī)體防冰、機(jī)艙環(huán)境調(diào)節(jié)等。飛機(jī)的電源系統(tǒng)通常由主電源、輔助電源、二次電源等若干部分組成，各電源系統(tǒng)協(xié)同配合，保證機(jī)上用電設(shè)備的用電需求。

早期的飛機(jī)的主電源是24 V的低壓直流電源，個(gè)別交流用電負(fù)載的電源由旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組供給。然而，隨著電源容量的增加，以及飛機(jī)飛行高度和速度的提高，低壓直流電源的應(yīng)用受到了諸如重量、效率等多方面因素的限制。隨著渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，交流電源成為應(yīng)用這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)的主電源。交流電源采用了無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)，直流電源從交流電網(wǎng)中經(jīng)變壓、整流、穩(wěn)壓后獲得。20世紀(jì)80年代以前的飛機(jī)交流電源系統(tǒng)是通過(guò)機(jī)械恒速系統(tǒng)得到的，這類(lèi)電源系統(tǒng)稱(chēng)為恒速恒頻系統(tǒng)(constant speed constant frequency, CSCF)。CSCF系統(tǒng)可以提高額定電壓，使電源系統(tǒng)重量減輕，并且能夠適應(yīng)高空、高速的飛行要求，但CSCF裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難。到20世紀(jì)80年代，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)電力電子裝置可以獲取恒頻的交流電，出現(xiàn)了變頻恒速系統(tǒng)(variable frequency constant speed, VSCF)。VSCF系統(tǒng)電氣性能好，重量也有所減輕，但允許的工作環(huán)境溫度窄、過(guò)載能力較差、可靠性相對(duì)較低。到20世紀(jì)90年代，電力電子技術(shù)與電機(jī)控制技術(shù)進(jìn)一步完善，解決了曾經(jīng)困擾直流電源的諸多關(guān)鍵問(wèn)題，飛機(jī)電源又回到了直流電源，但直流電源的容量增加到了270 V。這種高壓直流電源系統(tǒng)因其效率、可靠性較高，且重量較輕，已成為當(dāng)前戰(zhàn)機(jī)電源系統(tǒng)的首選。

目前，典型的飛機(jī)電源系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 飛機(jī)270 V高壓電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本文以飛機(jī)二次電源為主要研究對(duì)象，分析不同因素對(duì)飛機(jī)二次電源運(yùn)行狀態(tài)的影響，討論了二次電源BIT系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真與樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了二次電源BIT系統(tǒng)的可靠性。

1.2 飛機(jī)二次電源故障特征分析

飛機(jī)電源是一個(gè)機(jī)械-電氣強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，因此在飛機(jī)電源可能發(fā)生的故障中，既包含電氣故障又包含機(jī)械故障?？傮w來(lái)說(shuō)，飛機(jī)電源發(fā)生故障的原因集中在3個(gè)方面：1)設(shè)計(jì)問(wèn)題，可能對(duì)系統(tǒng)可靠性欠缺考慮；2)元器件問(wèn)題，可能選用了不能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的產(chǎn)品；3)制造工藝問(wèn)題，可能由于工藝水平不足影響產(chǎn)品質(zhì)量[4]。

飛機(jī)二次電源的主要作用是將主電源提供的270 V高壓轉(zhuǎn)換為可供用電設(shè)備直接使用的電壓。飛機(jī)二次電源的連接結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 飛機(jī)二次電源連接結(jié)構(gòu)圖

飛機(jī)二次電源承接了主電源發(fā)出的電壓，而不與發(fā)電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生作用，因此二次電源的故障都是電氣故障。當(dāng)飛機(jī)二次電源發(fā)生故障時(shí)，其輸出電壓以及電力電子器件(逆變器、整流器)的工作溫度會(huì)按照特定的規(guī)律發(fā)生變化，因此可以將二次電源的輸出電壓與工作溫度作為故障特征量進(jìn)行故障識(shí)別。

1.3 飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

所謂BIT系統(tǒng)是指內(nèi)部具有故障監(jiān)測(cè)、隔離或診斷的自動(dòng)測(cè)試能力的系統(tǒng)或設(shè)備。在飛機(jī)二次電源中集成BIT技術(shù)就使其具備了自動(dòng)監(jiān)測(cè)故障的能力，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控飛機(jī)二次電源的運(yùn)行狀態(tài)，并且記錄二次電源的故障信息。根據(jù)任務(wù)需求設(shè)計(jì)制作了原理樣機(jī)，選用了美國(guó)得克薩斯儀器公司(TI)的TMS320F28335型號(hào)的DSP處理器作為BIT系統(tǒng)的主控器，其運(yùn)算速度最高可達(dá)150 MHz，并且支持AD轉(zhuǎn)換、I2C、CAN、SPI等幾乎所有的外設(shè)接口功能。飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)的功能分為故障監(jiān)測(cè)、信息存儲(chǔ)和信息傳輸三個(gè)部分[5]。飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件。對(duì)照BIT系統(tǒng)的3個(gè)主要功能功能需求分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1.1 故障監(jiān)測(cè)

根據(jù)被測(cè)信號(hào)量設(shè)計(jì)BIT系統(tǒng)可以分為兩個(gè)功能：電壓監(jiān)測(cè)和溫度監(jiān)測(cè)。TMS320F28335型號(hào)的DSP具有16個(gè)12位的AD轉(zhuǎn)換通道，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的電壓監(jiān)測(cè)和溫度監(jiān)測(cè)。飛機(jī)二次電源通常需要輸出若干路不同幅值的電壓，而TMS320F28335的AD轉(zhuǎn)換功能在使用內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)的參考電壓是3 V，外部輸入的電壓范圍為0～3 V，因此需要根據(jù)二次電源的輸出電壓對(duì)其進(jìn)行分壓變換。

其中，分壓電路采用AMC1100高精度隔離放大器，可防止共模電壓線(xiàn)路上的噪聲電流進(jìn)入本地接地并干擾或損害敏感電路，保證AD轉(zhuǎn)換的精度。R1、R2為分壓電阻，為保證AD轉(zhuǎn)換的精度，分壓電路中的電阻須選用高精度電阻。

溫度傳感器選用ADI公司的AD590模擬溫度傳感器，測(cè)量精度0.5℃，測(cè)量范圍-55～+150℃。為保證溫度采集的準(zhǔn)確性，溫度傳感器貼敷在逆變器、整流器等電源關(guān)鍵部位。

2.1.2 信息存儲(chǔ)

飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)測(cè)到故障時(shí)需要將故障信息以固定格式的工作日志的形式保存下來(lái)以便后續(xù)查閱。這就需要將工作日志保存在非易失性存儲(chǔ)器中，選用AT24C64型號(hào)的EEPROM芯片作為工作日志存儲(chǔ)載體，該芯片存儲(chǔ)容量為64 Kbit，通訊頻率1 MHz，使用I2C總線(xiàn)與主控器通信。

2.1.3 信息傳輸

在完成故障監(jiān)測(cè)與信息存儲(chǔ)后，操作人員根據(jù)需要通過(guò)機(jī)載計(jì)算機(jī)讀取實(shí)時(shí)的BIT結(jié)果以及存儲(chǔ)的工作日志。為了保證信息傳輸完整可靠，同時(shí)考慮到TMS320F28335具備的外部總線(xiàn)功能，采用了CAN總線(xiàn)協(xié)議作為信息傳輸協(xié)議。其中，CAN總線(xiàn)收發(fā)器選用了SN65HVD230控制器，傳輸速率高達(dá)1 Mbps，并且含有許多保護(hù)特性，可確保器件和CAN網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

2.2 飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

BIT技術(shù)在航空電源中的應(yīng)用對(duì)于其維修性、測(cè)試性的提高有顯著的作用，同時(shí)也面臨一些亟待解決的問(wèn)題，首當(dāng)其沖的就是虛警率高。傳統(tǒng)的BIT系統(tǒng)多采用常規(guī)的直接診斷方法，通過(guò)對(duì)各物理量的直接測(cè)量來(lái)判斷是否發(fā)生了故障，這種方法直觀快速、成本低廉，但使用這種方法進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)往往是已經(jīng)發(fā)生較嚴(yán)重的故障，而且存在誤報(bào)、漏報(bào)的情況。因此需要通過(guò)改進(jìn)BIT系統(tǒng)的算法來(lái)提高工作效率，降低虛警率。

根據(jù)飛機(jī)二次電源的輸入輸出關(guān)系以及動(dòng)態(tài)影響因素，可以建立如圖4所示的飛機(jī)二次電源動(dòng)態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖4 飛機(jī)二次電源動(dòng)態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中:f(t)∈Rq為作用在電源上的待檢測(cè)故障的變量；d(t)∈Rp為輸出過(guò)程中的噪聲變量；u(t)∈Rr為輸入變量；y(t)∈Rm為輸出變量。根據(jù)二次電源動(dòng)態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，可以得到用狀態(tài)方程表達(dá)的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：

(1)

其中:設(shè)x(t)是二次電源內(nèi)部的狀態(tài)變量；y(t)是二次電源的輸出變量。g(t)與h(t)是非線(xiàn)性函數(shù)。

式(1)可以描述飛機(jī)二次電源內(nèi)部各變量的相互作用關(guān)系，以及各變量狀態(tài)變化的規(guī)律。但是，式(1)中的電源內(nèi)部狀態(tài)變量x(t)具有不確定性，這就使得該數(shù)學(xué)模型在一些情況下是發(fā)散的。面對(duì)這種情況，就需要通過(guò)BIT系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系來(lái)描述該數(shù)學(xué)模型了。采用微分方程的形式來(lái)表達(dá)每個(gè)子系統(tǒng)，然后根據(jù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖得到數(shù)學(xué)模型：

m(p(t))y(t)=n(p(t),u(t))+o(p(t),f(t))+q(p(t),d(t))

(2)

其中:p(t)為微分算子；m(t)、n(t)、o(t)、q(t)為對(duì)應(yīng)變量在p(t)作用下的函數(shù)變換。式(1)與式(2)組成了飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)的兩種數(shù)學(xué)模型[6]。

2.3 飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)診斷策略分析

飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)的可靠性體現(xiàn)在虛警率上?？偨Y(jié)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知造成BIT系統(tǒng)虛警的原因可以分為三個(gè)方面：一、電路硬件問(wèn)題；二、軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題；三、噪聲/間歇故障。其中，電路硬件問(wèn)題可以通過(guò)合理選用元器件，提高電路設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性與可靠性以及提高工藝水平等措施得以解決。后兩種問(wèn)題可以通過(guò)選擇合適的診斷算法與提高軟件的健壯性解決，其中，合理選擇軟件診斷算法是改善BIT系統(tǒng)虛警率的關(guān)鍵。目前，常見(jiàn)的BIT算法類(lèi)型有三種。

1)基于閾值的BIT診斷策略：基于閾值的BIT診斷策略是典型的二元假設(shè)問(wèn)題，這種方法是通過(guò)設(shè)定閾值，將系統(tǒng)的狀態(tài)劃分為兩個(gè)狀態(tài)空間。將監(jiān)測(cè)值與閾值相比較來(lái)判斷系統(tǒng)狀態(tài)，如果監(jiān)測(cè)值未超出閾值，則狀態(tài)正常，否則狀態(tài)故障。這種方法是最常見(jiàn)的BIT診斷算法，也是目前應(yīng)用最廣泛的算法。但這種算法的缺點(diǎn)也很明顯，其對(duì)信息的處理能力有限，并且不具備對(duì)故障的預(yù)測(cè)能力。

2)基于過(guò)程的BIT診斷策略：基于過(guò)程的BIT診斷策略是通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且根據(jù)約束條件構(gòu)造出觀測(cè)器來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的輸出。然后將監(jiān)測(cè)過(guò)程中采集到的實(shí)際測(cè)量值與預(yù)測(cè)值比較來(lái)得到故障信息。這種方法一定程度上提高了BIT系統(tǒng)的智能水平，但由于系統(tǒng)的非線(xiàn)性因素導(dǎo)致預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型不精確，將會(huì)引起虛警率升高，因此使得其在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。

3)基于知識(shí)的BIT診斷策略：基于知識(shí)的BIT診斷策略的核心思想是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的不斷學(xué)習(xí)來(lái)達(dá)到對(duì)系統(tǒng)故障的識(shí)別。應(yīng)用最為普遍的是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BIT診斷策略。這種方法是通過(guò)可觀測(cè)的系統(tǒng)狀態(tài)與系統(tǒng)輸出直接建立與系統(tǒng)故障之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的建立需要有故障樣本對(duì)BIT系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練[7]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為了考察飛機(jī)二次電源BIT系統(tǒng)的性能，采用工控機(jī)替代機(jī)載計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)進(jìn)行地面實(shí)驗(yàn)，為此在工控機(jī)上編制了測(cè)試軟件用來(lái)與DSP通信。上位機(jī)與監(jiān)控模塊之間采用主從通信方式，每次通信總是由上位機(jī)發(fā)起，監(jiān)控模塊進(jìn)行應(yīng)答。軟件處理流程如圖5所示。

圖5 軟件流程圖

BIT系統(tǒng)中DSP需要處理大量的數(shù)據(jù)，為了提高系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性，在DSP中加入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DSP/BIOS實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度與內(nèi)存管理。DSP/BIOS內(nèi)核是一個(gè)可擴(kuò)展的實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，專(zhuān)為T(mén)MS320C6000，TMS320C55x和TMS320C28x等DSP平臺(tái)而設(shè)計(jì)，并且提供標(biāo)準(zhǔn)化的API，支持快速應(yīng)用遷移。DSP/BIOS內(nèi)核配合外設(shè)與驅(qū)動(dòng)模塊能夠?yàn)閺?fù)雜的DSP應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是應(yīng)用最廣泛的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之一。

BIT系統(tǒng)軟件作為主監(jiān)控模塊涉及到TMS320F28335的AD轉(zhuǎn)換、I2C讀寫(xiě)以及CAN總線(xiàn)通信三個(gè)功能。為保證系統(tǒng)功能的實(shí)時(shí)性，以上三個(gè)模塊均配置為中斷處理方式，DSP靈活的中斷控制允許在每個(gè)AD轉(zhuǎn)換序列結(jié)束后(EOS)以及I2C總線(xiàn)、CAN總線(xiàn)每次收/發(fā)完成后產(chǎn)生中斷，這樣可以使DSP實(shí)現(xiàn)類(lèi)似多線(xiàn)程的工作方式，提高工作效率，縮短響應(yīng)時(shí)間。TMS320F28335用于3個(gè)定時(shí)器，本設(shè)計(jì)中TIME0作為收發(fā)超時(shí)計(jì)數(shù)器使用，TIMER1作為周期BIT定時(shí)器，TIME2作為系統(tǒng)時(shí)鐘調(diào)度。外設(shè)功能設(shè)計(jì)完畢后，添加至DSP/BIOS系統(tǒng)，這樣就屏蔽了底層驅(qū)動(dòng)差異，減少總線(xiàn)上數(shù)據(jù)響應(yīng)超時(shí)不一致，數(shù)據(jù)冗余處理不一致的問(wèn)題，提高維護(hù)效率，降低重復(fù)開(kāi)發(fā)維護(hù)工作量。通信數(shù)據(jù)包采用非阻塞式發(fā)送，底層采用握手通信和超時(shí)重發(fā)機(jī)制，此外為了降低不必要的數(shù)據(jù)重傳占用總線(xiàn)帶寬和處理開(kāi)銷(xiāo)，數(shù)據(jù)包采用應(yīng)用層應(yīng)答包來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否成功達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

對(duì)飛機(jī)二次電源進(jìn)行地面仿真實(shí)驗(yàn)，考察不同診斷策略的監(jiān)測(cè)效果。地面工控機(jī)作為上位機(jī)，提供270 V高壓直流電模擬飛機(jī)發(fā)電機(jī)，實(shí)驗(yàn)條件如圖6所示。

圖6 地面測(cè)試實(shí)驗(yàn)圖

向BIT監(jiān)控模塊中分別寫(xiě)入閾值診斷、過(guò)程診斷和知識(shí)診斷三種不同的算法，然后分別進(jìn)行三組實(shí)驗(yàn)：第一組實(shí)驗(yàn)在不同算法條件下分別進(jìn)行100次BIT測(cè)試；第二組進(jìn)行200次測(cè)試，第三組進(jìn)行500此測(cè)試。實(shí)驗(yàn)后整理各次實(shí)驗(yàn)的虛警率，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 地面實(shí)驗(yàn)虛警率數(shù)據(jù) %

由數(shù)據(jù)可知，三種不同的診斷算法中，知識(shí)診斷的虛警率最低，而且隨著測(cè)試次數(shù)的增加，訓(xùn)練樣本增多，其虛警率明顯下降。在BIT系統(tǒng)長(zhǎng)期使用的條件下，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的知識(shí)型診斷策略具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

采用TMS320F28335型號(hào)的DSP，結(jié)合其AD轉(zhuǎn)換、I2C總線(xiàn)及CAN總線(xiàn)通信能力，采用中斷工作的方式可以實(shí)現(xiàn)高效率的飛機(jī)二次電源BIT功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)二次電源的工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在BIT系統(tǒng)中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可以大幅降低虛警率，提高可靠性與穩(wěn)定性。對(duì)于航空、航天等對(duì)二次電源可靠性要求較高的場(chǎng)合具有一定的參考價(jià)值。

[1] 朱新宇,彭衛(wèi)東. 多電飛機(jī)及其技術(shù)應(yīng)用[J]. 中國(guó)民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào),2007,18(6):8-11.

[2] 劉少偉,鄭文榮. BIT技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究[J]. 國(guó)外電子測(cè)量技術(shù),2011,30(5):23-25，28.

[3] 同 江,蔡遠(yuǎn)文,伯 偉,等. BIT技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用分析[J]. 兵工自動(dòng)化,2008,27(4):5-7.

[4] 黃根全. 航空電源故障特征提取與故障診斷研究[D].西安：西北工業(yè)大學(xué),2005.

[5] 王小朋,于 平,齊心達(dá),等. 基于TMS320F2812的機(jī)載智能二次電源監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 儀表技術(shù)與傳感器,2013(9):70-72.

[6] 劉 震. 智能BIT診斷方法研究及其在多電飛機(jī)電源系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].西安：西北工業(yè)大學(xué),2007.

[7] 程建興,史儀凱. 基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的飛機(jī)電源系統(tǒng)故障診斷[J]. 火力與指揮控制,2012,37(8):184-187.

Design and Research of Aircraft Power BIT System Based on DSP

Zhang Jia

(School of Electronic Engineering, Xi’an Aeronautical University, Xi’an 710077, China)

With a large number of airborne devices powered by electric energy such as aviation Instrumentation and transmission system, the role of electric power in modern aviation aircraft is becoming increasingly important. As the hub between power generator and airborne electrical devices, the reliability of aircraft secondary power supply for electrical equipment stable operation is of great significance. Apply the BIT technology can monitor operating state of aircraft secondary power supply in real-time, however false alarm problems for the application of the BIT technology caused a lot of trouble. For a type of aircraft secondary power supply using reasonable hardware design combined with effective monitoring algorithms can significantly improve false alarm rate of BIT system. Whereby the operator can get the operating state of aircraft secondary power supply, to identify problems in time and reduce losses.

aircraft power; Built-in test; TMS320F28335; CAN bus

2017-01-09；

2017-02-08。

陜西省教育廳專(zhuān)項(xiàng)基金(15JK2129)；西安航空學(xué)院校級(jí)科研基金項(xiàng)目(2016KY1206)。

張 佳(1987-)，男，甘肅張掖人，碩士，助教,主要從事智能電源系統(tǒng)方向的研究。

1671-4598(2017)04-0008-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.04.003

TP277

A