题目：基于TTCAN的智能分布式飞机燃油管理系统设计与实现

目前，多电飞机技术是航空技术发展的趋势。通过利用计算机技术、通信技术等技术，多电飞机技术将飞机机电子系统从物理和能量的角度进行综合，形成整机机电综合管理系统。

飞机机电子系统的智能化综合控制是实现飞机机电综合管理系统的前提。飞机燃油系统是飞机必须的功能子系统之一，用于完成发动机持续平稳供油、调节飞机重心和作为热沉冷却其他电子设备的功能。实现飞机燃油子系统的综合管理是机电综合管理技术发展的必然要求，为整机机电系统的综合管理奠定基础。

传统的集中式燃油控制系统中点对点连接方式布线复杂、故障频发、体积庞大，而且很难实现各个子系统间的数据共享。通过采用数据总线技术构建的分布式控制系统（DCS，distributed control system）实现了控制中心和设备控制器之间的网络通信，使传输线缆数目和线束体积有明显改善。目前，在航空领域应用的数据总线主要有：民用领域的ARINC总线、CAN总线和军用领域的1553B总线。在实际应用过程中，由于具有较好的系统可靠性和通信实时性，1553B总线的应用范围较为广泛。随着飞机燃油系统向着综合性更强，智能性更高，系统集成度更高的方向发展，原有的基于事件触发协议（ETP，events triggered protocol）无法满足燃油控制系统的硬实时性、高可靠性的要求。与此同时，时间触发总线协议（TTP，time triggered protocol）逐渐应用于系统结构复杂、系统性能要求较高的工业控制系统中。其中，时间触发CAN总线（TTCAN，time triggered CAN）作为典型的时间触发通信协议，一方面通过采用时间触发的方式避免了原有的事件触发方式带来的可靠性和实时性问题，另一方面在物理层和数据链路层采用CAN帧格式及其校验机制，确保数据传输的准确性。本文将TTCAN总线应用于飞机燃油管理系统，设计了分布式系统架构，结合软件编程实现了飞机燃油系统的初步智能化管理。

硕士期间工作包括模型仿真和验证实验两部分，具体如下：

燃油管理系统总体设计。完成了分布式系统架构设计。采用了两层分布式结构，系统主节点作为现场控制站，完成信息集中输出、指令输入和系统时钟同步，燃油系统主要部件作为现场设备，分别设计专用现场控制器作为系统从节点。由主节点与从节点共同构成两层分布式架构。

完成TTCAN总线控制系统的节点触发调度表设计，采用基于价值函数优化的均匀装载算法摘  要进行调度表设计，使系统完成所有节点至少触发一次时间最短。

开展飞机燃油系统仿真研究。首先，利用Simulink建立基于油量变化的燃油系统模型，对应用层实现燃油系统正常功能进行仿真，模拟飞机飞行时燃油系统的工作过程，确定合理的耗油顺序及各部件的控制规律。其次，利用Stateflow平台对系统调度表性能进行仿真研究，对调度表性能及可调度性进行评估和验证。

开展基于TTCAN总线的分布式飞机燃油管理系统实验研究。完成了飞机燃油系统模拟实验台数字化结构设计与加工以及TTCAN通信节点的软硬件设计。通过试验台模拟飞机燃油系统工作过程中的主要功能，并结合实验数据对TTCAN总线分布式控制系统在飞机燃油系统应用的可行性进行验证。

试验结果表明TTCAN总线在提高系统可靠性和实时性方面具有较大优势。基于TTCAN总线搭建的飞机燃油控制系统能够顺利完成飞机燃油系统的主要功能，控制效果良好，因此TTCAN总线在飞机机电控制系统中具有一定的应用价值。