基于VxWorks的飞机电源系统软件设计过程

　先进飞机正朝着多电、全电方向发展，供电系统成为了未来飞机发展的关键。按照功能飞机供电系统分为电源系统和配电系统两大部分。先进配电系统由电源系统处理机（PSP）、电气负载管理中心（ELMC）、固态功率控制器（SSPC）和远程终端（RT）组成，实现飞机配电的智能化，其中电源系统处理机是配电系统的核心。
　　目前我国飞机电源系统仍采用的是集中配电方式。随着航空技术的迅速发展，飞机性能有了大幅度提高，用电设备迅速增加，电源功率不断提高，这种配电方式已经不适应，而且严重影响了飞机整体性能的提高。
　　国外一些技术发达的国家，如美国、英国、法国等在航空航天领域已普遍使用了分布式配电和负载自动管理技术。美国最近装备部队的F-22先进飞机就采用了可编程的固态开关、1553B总线、微处理机和负载自动管理技术。美国在P7-A反潜机上也使用了先进配电系统，系统控制功能达到了故障—工作、故障—容错、故障—保险的容错等级。我国对该课题的研究起步较晚，但是近来发展迅速，1553B数据总线、发电机控制器、固态功率控制器和电气负载管理中心的研究，以及某型飞机的NAMP系统，都是富有成果性的。不过，与世界上技术先进国家相比尚有一定差距，还有很多工作要做。先进飞机配电系统可以实现不中断供电和容错供电，提高供电系统的可靠性、维护性、灵活性，对于提高飞机的整体性能有重要的作用，已是第四代战斗机的必备技术。
　　配电系统控制分析
　　配电系统采用集散控制方式，由具有智能性的PSP、ELMC、RT和GCU（发电机控制器）来实现控制。其中，ELMC监视和控制SSPC，RT监视和控制EMPC（机电式功率控制器）、外部电源、蓄电池以及TRU（变压整流器）。GCU为发电机、主交流汇流条提供控制和保护。GCU在功能上是独立的，并不受PSP控制。PSP完成顶层级的系统控制任务，实现对配电系统集中管理。各智能终端与PSP通过MIL-STD-1553B数据总线进行通信。
　　由于受MIL-STD-1553B总线1MBPS位速率的限制，不能采用单一的综合结构，所以航空电子系统与配电系统控制采用了分层结构。航空电子系统提供配电系统控制所必需的飞行和任务数据，它采用自己单独的数据总线。由电源系统处理机（PSP）担负航空电子系统和配电系统控制之间的信息传递任务。配电系统控制结构如图1所示。
　　
　　图1配电控制系统结构图
　　系统设计
　　软件分析
　　根据对飞机配电系统的分析，电源系统处理机软件可分为下述模块：
　　a.系统控制指令处理模块
　　b.供电系统布局状态处理模块
　　c.MIL-STD-1553B数据总线控制模块
　　d.供电系统初始化模块
　　e.电气系统监控模块
　　f.处理机请求排序模块
　　g.处理机请求处理模块
　　由于采用了VxWorks作为操作系统，必须将上述模块划分为具体的任务，提交给操作系统，由操作系统来调度、管理。任务调度一般采用RM和EDF方式，遵循的原则是：首先，要避免死锁。引起死锁的原因主要是资源的竞争，所以要保证资源的合理使用。其次，必须为每个任务合理分配CPU使用时间，对于那些I/O操作多的任务优先级要低一些，运算多的任务优先级要高一些。为保证CPU的充分利用，大量运算归为一个任务；功能耦合归为一个任务；对于周期时间，针对不同的频率处理不同任务。如果我们在具体分析一个系统的时候发生原则冲突，则要针对具体的系统为每一个原则设定“权重”，必要的时候可以通过计算“权重”来最终确定如何去划分任务。为了系统的稳定和可扩展性，CPU不能全载工作，达到60~70%就可以了。