機電系統(tǒng)的總線綜合管理

前言

　　現(xiàn)代控制系統(tǒng)經(jīng)歷了單元組合儀表模擬控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)，以及20世紀90年代興旺發(fā)展的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。機載機電系統(tǒng)的總線綜合管理就是20世紀90年代發(fā)展并逐漸成熟起來的新技術(shù)。運載體包括飛行器、船舶及車輛內(nèi)部都有很多機電子系統(tǒng)也稱公共設(shè)備系統(tǒng)，目前這些公共設(shè)備子系統(tǒng)的管理在我國基本上是傳統(tǒng)式的單獨管理模式，從配置上看，這些子系統(tǒng)都獨立分布于運載體的各個部位，并且每個單獨子系統(tǒng)配一套管理控制器、外場可更換單元、顯示板、開關(guān)、功率切換元件、連接器及大量復雜的導線連接和布線，不僅硬件利用率低也無法進行數(shù)據(jù)交換和共享，而且體積重量大增，可靠性、可維修性差；另外每個子系統(tǒng)需配備專用儀表和顯示，這也會使得座艙擁擠雜亂，操作員負擔過重。　　為了改善傳統(tǒng)的多機電公共設(shè)備系統(tǒng)龐雜的結(jié)構(gòu)，有必要研究公共設(shè)備系統(tǒng)的整體化和綜合化管理。即將整個多機電公共設(shè)備系統(tǒng)視為一個整體，采用數(shù)據(jù)總線、多處理機等技術(shù)實行統(tǒng)一管理，這樣不僅能夠降低系統(tǒng)重量，減少體積和連線的復雜性，節(jié)省成本，便于故障檢測，提高可維修性，而且通過任務的分配與調(diào)度使系統(tǒng)在管理上具有余度、動態(tài)重構(gòu)，提高可靠性與自修復等功能。這是機載設(shè)備管理的必然發(fā)展方向。　　機載設(shè)備總線化的綜合控制與管理會給飛機等運載體的體系結(jié)構(gòu)帶來革命性的變化。因此，此項技術(shù)是一項具有重要發(fā)展前景和有重大開拓實用價值的技術(shù)。另外，綜合管理可含功能綜合管理與能量的綜合管理，如能耗的科學管理、分配與利用等。但功能綜合管理是第一位的，因為機載機電系統(tǒng)是生存保障系統(tǒng)，直接關(guān)系到主機的生存，通過綜合管理保障和提高其功能，可進一步提高可靠性和主機的整體性能，故本書著重論述功能綜合管理。

內(nèi)容概要

本書對機電系統(tǒng)的總線綜合管理進行了論述，主要包括總線綜合管理的概念、發(fā)展概況及常用現(xiàn)場總線基于MIL-STD-15538總線控管的機載機電系統(tǒng)分布式實時仿真平臺的軟硬件拓撲結(jié)構(gòu)，多處理機多任務的分配與調(diào)度及總線管理下的容錯與余度技術(shù)，機載機電子系統(tǒng)的建模與控制，基于總線的分布式系統(tǒng)故障注入及故障診斷與監(jiān)控，分布實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)與管理，基于總線的多機電系統(tǒng)控管仿真平臺實驗研究，PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線及其應用，CAN、SERCOS現(xiàn)場總線及其應用，VXl總線和PXl測控總線及其應用等。本書內(nèi)容新穎，結(jié)合工程實際，介紹了多種常用總線，提供了基于總線的綜合控制管理方法與管理策略，這些管理方法與策略具有一定的共性與工程實用參考價值。    本書可供從事機電系統(tǒng)控制，特別是多機電系統(tǒng)控制與管理的工程技術(shù)人員參考，也可作為高等學校相關(guān)專業(yè)的教學用書。

書籍目錄

第1章緒論  1．1　機載機電綜合管理系統(tǒng)  1．2　國外機載機電綜合管理系統(tǒng)的發(fā)展簡況  1．3  國內(nèi)機載機電綜合管理系統(tǒng)的發(fā)展  1．4　總線技術(shù)發(fā)展概況    1．4．1  ARINCA29    1．4．2　ARINC629    1．4．3　光纖總線    1．4．4　SCl總線    1．4．5　AFDX(ARINC664)    1．4．6　15538總線    1．4．7　17738總線    1．4．8　高速數(shù)據(jù)總線HSDB    1．4．9　CAN總線    1．4．10　快速以太網(wǎng)    1．4．11　VXl和PXl總線    1．4．12　PROFIBUS總線    1．4．13　SERCOS總線    1．4．14　航空電子統(tǒng)一網(wǎng)絡  1．5　本書內(nèi)容安排  參考文獻第2章　分布式混合實時仿真平臺  2．1　仿真系統(tǒng)的研究目標  2．2　分布式實時仿真系統(tǒng)的仿真特性  2．3　仿真平臺的拓撲結(jié)構(gòu)  2．4　仿真平臺的硬件結(jié)構(gòu)  2．5　實時操作系統(tǒng)的選擇　……第3章　多處理機多任務的分配與調(diào)度第4章　機電子系統(tǒng)建模與控制第5章　故障注入系統(tǒng)及故障診斷與監(jiān)控第6章　分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究及仿真應用第7章　系統(tǒng)仿真平臺試驗研究第8章　PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線及應用第9章　CAN、SERCOS總線及其應用第10章　測試總線參考文獻

章節(jié)摘錄

　　數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲、管理和使甩的軟件技術(shù)，它產(chǎn)生于20世紀60年代中期。作為近年來計算機科學和技術(shù)快速發(fā)展的一個分支，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為大多數(shù)計算機信息系統(tǒng)和應用系統(tǒng)的核心技術(shù)，如分布式仿真數(shù)據(jù)庫就是數(shù)據(jù)庫技術(shù)在仿真領(lǐng)域的一個具體應用?！　?shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)按一定的模型描述和管理，數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。按數(shù)據(jù)庫模型發(fā)展的時間順序，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了3代：第一代為層次型、網(wǎng)絡型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，第二代為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，第三代是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)?！　》植际健碗s的仿真系統(tǒng)獲取和管理的數(shù)據(jù)種類多、結(jié)構(gòu)復雜、對數(shù)據(jù)的實時性要求強，必然會對所用的數(shù)據(jù)庫提出比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫更高的要求。傳統(tǒng)商用數(shù)據(jù)庫因其系統(tǒng)開銷大且記錄存取速度低，不能滿足系統(tǒng)實時性要求，在系統(tǒng)仿真方面存在許多限制和不足；但如果不使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)統(tǒng)一管理各類數(shù)據(jù)，而直接在平臺軟件中對數(shù)據(jù)實行分散式管理，數(shù)據(jù)的操作和管理將變得相當復雜。因此，隨著仿真需求和仿真規(guī)模的不斷擴大，研究開發(fā)滿足仿真平臺要求的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，規(guī)范、高效地管理和使用分布在多臺仿真器上的仿真數(shù)據(jù)，是仿真平臺必須解決的一個重要問題?！　?.1.1發(fā)展趨勢　　分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫，它是可運行的且按分布式數(shù)據(jù)庫方式存儲和維護數(shù)據(jù)，并向應用的網(wǎng)絡環(huán)境系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)和信息的分布式系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計算機網(wǎng)絡技術(shù)的有機結(jié)合，是分布式仿真的基礎(chǔ)?！　》植际綌?shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究開始于20世紀70年代，當時集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已擁有成熟的層次型、網(wǎng)狀型和關(guān)系型3種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，同時計算機網(wǎng)絡和小型計算機由研究逐漸向應用推廣，這些均為分布式數(shù)據(jù)庫的研究和發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。后來，隨著應用需求和計算機硬件水平的提升，許多發(fā)達國家將注意力投向了分布式數(shù)據(jù)庫這個新的領(lǐng)域，并推出了一些重要的研發(fā)成果?！　》植际綌?shù)據(jù)庫實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的全局控制和局部管理的有機結(jié)合，滿足了眾多行業(yè)建設(shè)信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理需要，特別是對于管理集中、地理位置卻相對分散的大企業(yè)和組織機構(gòu)，具有較好的發(fā)展?jié)摿Α．斍?，隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)和客戶端／服務器技術(shù)（C／S）的發(fā)展，分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)不斷向分布式處理系統(tǒng)中滲透，使許多產(chǎn)品具有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的某些特色，如Ora-cle／Net、INGRES／Net等?！　⌒碌膽眯枨笸苿又鴶?shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機網(wǎng)絡和體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，分布式數(shù)據(jù)庫呈現(xiàn)出如圖6-1所示的發(fā)展趨勢。

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