10.14489/vkit.2022.10.pp.003-014

DOI: 10.14489/vkit.2022.10.pp.003-014

Савельев А. С., Неретин Е. С.
МЕТОДИКА МАЖОРИТАРНОГО КВОРУМ-КОНТРОЛЯ РЕЗЕРВИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ОСНОВНОМ РЕЖИМЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГРАЖДАНСКОГО САМОЛЕТА
(с. 3-14)

Аннотация. Системы управления современных гражданских самолетов функционируют, как правило, в основном (этот режим обеспечивает полный функционал управления с соответствующими ограничениями для летного экипажа за счет наличия избыточных сигналов взаимодействующих систем) и резервном (управление основными рулевыми поверхностями, позволяющими безопасно продолжать и завершить полет, но с потерей большей части защитных функций) режимах. Контроль сигналов взаимодействующих трехканальных систем обеспечивается в основном кворумированием по мажоритарной логике вплоть до второго отказа, что не является практически невероятным событием в терминах Авиационных правил, часть 25. Предложена методика кворумирования трижды резервированных систем, обеспечивающая контроль вплоть до третьего отказа. При этом используется параметр достоверности для каждого канала взаимодействующей системы, зависящего непосредственно от его предыдущих показаний (т.е. контроль по предыстории показаний). Результаты показывают, что применение настоящей методики позволит снизить вероятность перехода на резервный режим управления почти на один порядок, а также улучшить экономические показатели за счет увеличения перечня минимального исправного оборудования.

Ключевые слова: система управления полетом; кворумирование сигналов; контроль по предыстории; безопасность полета; отказоустойчивость.

Savelev A. S., Neretin E. S.
METHODOLOGY FOR QUORUM CONTROL OF THE REDUNDANT IRS SIGNALS IN THE MAIN MODE OF THE CIVIL AIRCRAFT CONTROL SYSTEM
(pp. 3-14)

Abstract. Modern civil aircraft control systems operate, as a rule, in two modes - main and standby. The main control mode provides full control functionality with appropriate limitation for the flight crew due to the presence of redundant signals from interacting systems (such as IRS, ADS etc.). The standby mode provides control of the main control surfaces, allowing to continued safe flight and landing, but loses most of the protective functions. The redundancy of signals from interacting systems and their monitoring makes it possible to avoid the loss of the main mode of the flight control system due to single failures. Monitoring of the signals of interacting three-channel systems is ensured mainly by voting quorum up to the second failure, which is not a practically improbable event in terms of CS-25. These methods include the method of calculating the average value and the method of calculating the median value of redundant signals. In this paper, we propose a technique for quoruming triple redundant systems that provides control up to the third failure. The technique consists in using a confidence parameter for each channel of the interacting system, depending directly on its previous values (ie, monitor by value history). The results show that the use of this methodology will reduce the probability of switching to a standby control mode by almost one order of magnitude (and becomes an almost improbable event), as well as improve economic performance by increasing the Minimum Equipment List.

Keywords: Flight control system; Quorum signals; History monitoring; Safety of the flight; Fault-tolerance.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. С. Савельев, Е. С. Неретин (Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

A. S. Savelev, E. S. Neretin (Moscow Aviation Institute, Moscow, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Learmount D. Safety – Where Now? // Flight International. 12 – 18 January 2010. P. 24 – 27.
2. Алешин Б. С., Шелюхин Ю. Ф. Повышение безопасности полета средствами автоматизации управления // Тр. ЦАГИ. 2011. Вып. 2699. С. 10 – 18.
3. Алешин Б. С., Суханов В. Л. Самолет в перспективной системе аэронавигации // Тр. ЦАГИ. 2011. Вып. 2699. С. 7 – 9.
4. Руководство Р-4761 по методам оценки безопасности систем и бортового оборудования воздушных судов гражданской авиации. М.: Межгосударственный авиационный комитет, 2010. 264 с.
5. Алешин Б. С., Баженов С. Г., Диденко Ю. И., Шелюхин Ю. Ф. Системы дистанционного управления магистральных самолетов. М.: Наука, 2013. 292 с.
6. Гавриленко Ю. В., Грошев В. В., Зайцева Н. А., Ткачева Т. П. Сравнительный анализ мажоритарного и статистического контроля при оценке качества функционирования БИНС // Навигация и управление летательными аппаратами: тр. Московского института электротехники и автоматики. 2013. Вып. 7. С. 82 – 100.
7. Задорожний А. А. Определение отказов датчиковой группы системы воздушных сигналов путем организации перекрестного контроля параметров // Изв. Южного федерального университета. Технические науки. 2021. № 7(224). С. 63 – 75.
8. Герон С. В., Фрид А. И. Голосование в N-кратно резервированных системах // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2007. Т. 9, № 2. С. 42 – 49.
9. Kulida E., Lebedev V. About the Use of Artificial Intelligence Methods in Aviation // The 13th International Conference “Management of large-scale system development” (MLSD). IEEE, 2020. 28 – 30 September 2020. Moscow, Russia. P. 1 – 5.
10. Гришко А. К. Анализ надежности структурных элементов сложной системы с учетом интенсивности отказов и параметрической девиации // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2016. № 3(19). С. 130 – 137.
11. Lorczak P. R., Caglayan A. K., Eckhardt D. E. A Theoretical Investigation of Generalized Voters for Redundant Systems // The 19th International Symposium on Fault-Tolerant Computing. Digest of Papers. IEEE, 1989. Chicago, IL. USA. 21 – 23 June 1989. P. 444 – 451.

Eng

1. Learmount D. (2010). Safety – Where Now? Flight International, pp. 24 – 27.
2. Aleshin B. S., Shelyuhin Yu. F. (2011). Improving flight safety by means of control automation. Trudy TsAGI, 2699, pp. 10 – 18. [in Russian language]
3. Aleshin B. S., Suhanov V. L. (2011). Aircraft in advanced air navigation system. Trudy TsAGI, 2699, pp. 7 – 9. [in Russian language]
4. Manual No. R-4761 on methods for assessing the safety of civil aviation aircraft systems and avionics. (2010). Moscow: Mezhgosudarstvenniy aviatsionniy komitet. [in Russian language]
5. Aleshin B. S., Bazhenov S. G., Didenko Yu. I., Shelyuhin Yu. F. (2013). Longhaul aircraft remote control systems. Moscow: Nauka. [in Russian language]
6. Gavrilenko Yu. V., Groshev V. V., Zaytseva N. A., Tkacheva T. P. (2013). Comparative analysis of majority and statistical control in assessing the quality of SINS functioning. Navigation and aircraft control. Trudy Moskovskogo instituta elektrotekhniki i avtomatiki, (7), pp. 82 – 100. [in Russian language]
7. Zadorozhniy A. A. (2021). Determination of failures of the sensor group of the air signal system by organizing cross-checking of parameters. Izvestiya Yuzhnogo federal'nogo universiteta. Tekhnicheskie nauki, 224(7), pp. 63 – 75. [in Russian language]
8. Geron S. V., Frid A. I. (2007). Voting in N-fold redundant systems. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta, Vol. 9, (2), pp. 42 – 49. [in Russian language]
9. Kulida E., Lebedev V. (2020). About the Use of Artificial Intelligence Methods in Aviation. The 13th International Conference “Management of large-scale system development” (MLSD). IEEE, pp. 1 – 5. Moscow.
10. Grishko A. K. (2016). Analysis of the reliability of structural elements of a complex system, taking into account the failure rate and parametric deviation. Modeli, sistemy, seti v ekonomike, tekhnike, prirode i obshchestve, 19(3), pp. 130 – 137. [in Russian language]
11. Lorczak P. R., Caglayan A. K., Eckhardt D. E. (1989). A Theoretical Investigation of Generalized Voters for Redundant Systems. The 19th International Symposium on Fault-Tolerant Computing. Digest of Papers. IEEE, pp. 444 – 451. Chicago.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2022.10.pp.003-014

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/vkit.2022.10.pp.003-014

and fill out the form