一种配电控制逻辑验证方法

技术领域

本发明属于航空配电系统，涉及一种配电控制逻辑验证方法。

背景技术

飞机供配电系统是现代飞机的重要组成部分，它向飞机上的用电设备提供满足规定要求的电能，保证用电设备的正常工作，供配电系统由电源系统和配电系统两大部分组成，包括电能的产生、控制、变换和分配等环节。

配电系统将电源功率合理地分配到次级汇流条，并提供配电控制和保护功能，当某台或多台发电机故障时，控制汇流条按特定的逻辑转换要求相互转接，以提高机上负载用电保障能力。

随着多电飞机的发展，配电系统越来越复杂，故一次配电装置的控制要求逐步增加，控制状态更为繁多，控制逻辑也更为复杂。目前一次配电装置控制逻辑的实现方法为梳理输入输出关系的真值表，然后进行人工代码的实现，代码验证需要在实物产品上开展，验证环节在整个研发周期中相对滞后。当控制逻辑越来越复杂时，使用此种方法软件可靠性差、效率低、开发周期长、不易测试。在设计初期难以发现实现状态转换时出现逻辑不封闭的情况，更改和维护较为繁琐不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种配电控制逻辑的验证方法，在一次配电装置设计初期开展调试与验证，降低试错成本与研发周期，做到高效开发。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现的：

一种配电控制逻辑验证方法，包括以下步骤：

建立配电控制逻辑验证模型；配电控制逻辑验证模型包括控制模块、硬件连锁模块、并联检测模块；具体的，根据一次配电装置中控制器的控制逻辑、信号输入和输出控制信号，建立控制模块，以模拟一次配电装置的控制器；根据一次配电装置中的接触器、中间继电器设置和线路互联、互锁情况，建立硬件连锁模块；接触器、中间继电器连接汇流条、电源、控制器以组成供配电系统；建立并联检测模块，以一次配电装置中接触器状态作为模块输入，划分每条汇流条供电路径，将每条汇流条的供电路径数作为输出；并联检测模块模型用于检测汇流条是否存在供电并联的情况；

以飞机电源工作情况作为输入，分别建立电源正常工作、一个电源失效、两个电源失效、……、全部电源工作失效的工作模式下的测试用例；并将上述工作模式进行两两排列，得到配电控制逻辑验证模型的测试用例；

依照测试用例，进行配电控制逻辑验证模型仿真，得到逻辑控制结果与汇流条并联情况。

所述硬件连锁模块与所述信号输入、控制模块、并联检测模块连接；所述硬件连锁模块中设置接触器GB及其中间继电器、汇流条连接接触器BTB及其中间继电器，接收GB控制信号和接收控制模块输出的BTB控制信号对相应接触器进行控制，同时通过中间继电器的互联在GB、BTB动作时对其交联接触器动作进行制约。

硬件连锁模块内的接触器状态通过接触器辅助触点提供给控制模块和并联检测模块进行采集。

所述控制模块与硬件连锁模块连接，用于采集硬件连锁模块中接触器状态，通过接触器状态知悉供电电源及供电网络工作情况；控制模块中使用状态机对状态输入、控制输出以及控制反应关系进行表述。

并联检测模块用于采集硬件连锁模块输出的GB、BTB接触器状态；为每条汇流条设置供电的直接供电/转换供电路径；模块内对每条汇流条的有效供电路径进行计数，若汇流条有效供电路径数等于1，表示该汇流条正常供电；若汇流条有效供电路径数大于1，则表示该汇流条存在供电并联情况；若汇流条有效供电路径数小于1，则表示该汇流条失去供电。

有效供电路的判定方法包括：

对于一个汇流条的直接供电路径，若直接供电路径的GB接通，则该汇流条的直接供电路径为有效供电路径。

有效供电路的判定方法还包括：

对于一个汇流条的转换供电路径，若任一条转换供电路径的GB和BTB接通，该汇流条的转换供电路径为有效供电路径。

工作模式为2

本发明的有益效果：

本发明的一次配电装置的配电控制逻辑验证，通过构建连锁装置、控制逻辑和并联检测模块进行仿真分析，实现配电控制逻辑的符合性和合理性验证，提高飞机配电网络的可靠性。

附图说明

图1是某型飞机的一次配电装置交联图。

图2是一种配电控制逻辑模型及检测模块架构图。

具体实施方式

1、一种配电控制逻辑验证方法，包括以下步骤：

(1)根据一次配电装置中控制器的控制逻辑、信号输入和输出控制信号，建立控制模块；

(2)根据一次配电装置中的接触器、中间继电器设置和线路互联、互锁情况，建立硬件连锁模块；

(3)建立并联检测模块模型，以一次配电装置中接触器状态作为模块输入，划分每条汇流条供电路径，将每条汇流条的供电路径数作为输出；

(4)编制测试用例，以飞机电源工作情况作为输入，分别建立电源正常工作、一个电源失效、两个电源失效、……、全部电源工作失效工作模式下的测试用例。并通过排列组合函数将上述工作模式进行两两排列，得到验证模型的测试用例。

(5)进行模型仿真，得到逻辑控制结果与汇流条并联情况。

配电控制逻辑验证模型包含信号输入、硬件连锁模块、控制模块、并联检测模块和结果输出。

所述硬件连锁模块与所述信号输入、控制模块、并联检测模块连接；所述硬件连锁模块中设置GB及其中间继电器、BTB及其中间继电器，接收GB控制信号和BTB控制信号对相应接触器进行控制，同时通过中间继电器的互联在GB、BTB动作时对其交联接触器动作进行制约。硬件连锁模块内的接触器状态通过接触器辅助触点提供给控制模块和并联检测模块进行采集。

所述控制模块与硬件连锁模块连接，采集硬件连锁模块中接触器状态，通过接触器状态知悉供电电源及供电网络工作情况。控制模块中使用状态机对状态输入、控制输出以及控制反应关系进行表述。

所述并联检测模块采集硬件连锁模块输出的GB、BTB接触器状态。设置可为汇流条供电的供电/转电路径。模块内对每条汇流条的供电路径进行计数，若汇流条供电路径数等于1，表示该汇流条正常供电；若汇流条供电路径数大于1，则表示该汇流条存在供电并联情况；若汇流条供电路径数小于1，则表示该汇流条失去供电。

模型测试包含电源的所有工作模式，同时，使用排列组合函数从所有工作模式中取出2个工作模式的排列作为测试用例。

在一个实施例中，如图1所示，是某型飞机的一次配电装置交联图。一次配电装置外部与发电机馈电线和发电机控制器(Generator Control Unit，GCU)的控制信号相连。一次配电装置内部包括以下部分：发电机接触器(Generator Breaker，GB)、交流汇流条(ACBUS)、汇流条连接接触器(BUS TIE Breaker，BTB)和控制器。

将一次配电装置交联抽象，以建立配电控制逻辑的验证模型。电源工作状态作为信号输入，一次配电装置内控制器的控制逻辑抽象为控制模块，一次配电装置中的其他部件建立硬件连锁模块。

如图2所示，提供了一种配电控制逻辑模型及检测模块架构图。包含以下部分，信号输入、硬件连锁模块、控制模块、并联检测模块及检测输出。其中，所述硬件连锁模块与所述信号输入、控制模块、并联检测模块连接；所述硬件连锁模块中设置GB及其中间继电器、BTB及其中间继电器，接收GCU的GB控制信号和控制模块的BTB控制信号对相应接触器进行控制，同时通过中间继电器的互联在GB、BTB动作时对交联接触器动作进行制约，防止发生交流并联情况。硬件连锁模块内的接触器状态通过接触器辅助触点提供给控制模块和并联检测模块进行采集。

所述控制模块与硬件连锁模块连接，采集硬件连锁模块中接触器状态，通过接触器状态知悉供电电源及供电网络工作情况。控制器1、控制器2均采集GB状态。控制器1还采集BTB1、BTB2、BTB5状态，并控制BTB1、BTB2、BTB5。控制器2还采集BTB3、BTB4，并控制BTB3、BTB4。控制器1、2间通过通信方式交互对方采集的BTB状态信息。

控制模块中使用状态机对状态输入、控制输出以及控制反应关系进行表述。当供电电源发生故障时，通过控制预定的BTB接触器动作，隔离电网故障部位，建立正常供电电源与失效电源汇流条间转电路径。

所述并联检测模块采集硬件连锁模块输出的GB、BTB接触器状态。并联检测模块内预设每个为汇流条供电的直接供电/转换供电路径。如图1所示，AC BUS 1～AC BUS 4各具有四条供电路径，例如ACBUS1供电路径可为GEN1-GB1-ACBUS1构成的GEN1向AC BUS1供电的直接供电路径、GEN2-GB2-ACBUS2-BTB2-BTB1-AC BUS 1构成的GEN2向AC BUS1供电的转换供电路径、GEN3-GB3-AC BUS 3-BTB3-BTB5-BTB1-AC BUS 1构成的GEN3向AC BUS1供电的转换供电路径和GEN4-GB4-AC BUS4-BTB4-BTB5-BTB1-AC BUS1构成的GEN4向AC BUS1供电的转换供电路径。当供电路径上所有预设的接触器开通时，形成了从电源到汇流条的通路，则该条供电路径有效。模块内对每条汇流条的有效供电路径进行计数，若汇流条有效供电路径数等于1,表示该汇流条正常供电；若汇流条有效供电路径数大于1,则表示该汇流条存在供电并联情况；若汇流条有效供电路径数小于1,则表示该汇流条失去供电。汇流条的工作情况以供电路径数输出，以反映配电控制逻辑与设计否符合性。

进一步地，为充分验证配电控制逻辑的正确性，模型测试用例不仅包含电源的所有工作模式，即4台发电机均正常工作、1发电机失效、2台发电机失效、3台发电机失效、4台发电机失效共16种工作模式。同时，使用排列组合函数从16种工作模式中取出2个工作模式的排列，共得到240个测试用例。

本发明通过将一次配电装置控制逻辑进行建模仿真分析，验证配电控制逻辑运行结果与设计符合性，可以在设计初期进行控制逻辑验证，保证控制逻辑的准确性。同时，针对不并联的飞机交流电源网络，在控制逻辑验证的基础上，通过计算汇流条供电路径方式，验证交流网络是否存在并联运行情况。应用本发明可以缩短一次配电装置的设计周期，降低装置试错、迭代成本，同时可提高飞机配电控制的可靠性。