民机舵机控制系统设计.pdf

《民机舵机控制系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第3期(总第127期)机械管理开发2012年6月No．3(SUMNo．127)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTJun．2012民机舵机控制系统设计张腾，倪笑宇(1．北京理工大学宇航学院，北京100081；2．北京青云航空仪表有限公司，北京100086)摘要：阐述了现代电传操纵的舵机控制系统，包括系统的工作原理、硬件组成、软件设计，重点对其双支路设计、_T-作模态、基于FPGA的故障监控进行研究实验。通过测试实验表明，提出的舵机控制系统是有效的、具有实用价值的。关键词：舵机；电传操纵；模型比较；故障监控中图分类号：V22文献标识码：A文章编号：100

2、3—773X(2012)03—0014—04O引言态；监控其自身工作状态，得到相应的工作模态。现代民机中，对可靠性和可操纵性有很高要求。原有民机的作动系统仍用传统控制系统(类似伺服放⋯⋯一～【骨瑗I互习陕回戛亘大控制器)，对上位机输出指令进行放大、驱动作动器压T—一————J一’工作，同时装有机械备份系统，使飞机的整体操纵性能IA／D『IAI令不高，灵活性不够u，为此，波音公司提出新的舵机控感l器1-制装置的概念，并成功用于B777机型，提升了飞机的整体性能。它的使用去除了飞机原有机械备份系统，接模L释1二减轻了飞机的重量，在原有飞行控制计算机不变时，舵态．_J1离散量接口控一—_’

3、广、l机控制器有了更加完善的功能。例如故障监控机制和制开l故障监控逻辑I电源备份i故障上报机制，要在没有机械备份系统时，达到同样高的可靠性，应有安全可靠的监控方法。图2总体结构1工作原理2监控机制和工作模态设计舵机控制系统是电传飞行控制系统中的重要部依据可靠性要求，对于单个系统而言，采用控制支件，实现对舵机的控制和对整个系统的实时监控，并对路和监控支路的双支路实现。控制支路采集来自驾驶整个飞行状态进行分级处理。见图1，舵机控制系统员的控制指令(驾驶杆位置、驾驶杆力、驾驶盘位置、驾是连接飞控计算机和舵机之间的重要控制部件，可经驶盘力、脚蹬位置、襟翼位置等)，实现数据的接收与发航空429

4、总线和飞控计算机通讯，接收和发送数据，并送，指令处理及伺服控制，控制相应的作动器动作。监可接收驾驶舱操纵杆的指令信号，经对指令信号的采控支路与控制支路总体功能相同，相当于一个热备份，集和处理，控制舵机工作，并能采集舵机上的传感器信当控制支路出现故障时，由监控支路完成相应的任务，号，处理后又经航空429总线把信息发送给飞控计算主要实现数据的接收与发送、指令处理；但是没有后面机，实现对舵机的反馈控制及对各信号的实时监控，提的驱动电路、不控制作动器动作，最后只由控制支路完高飞行控制系统的可靠性；同时还要具备维护接口接成驱动舵机。两条支路之间相互通讯，将输人和输出收离散数字量，实行手动调试，

5、使其驾驶员能方便地对信号进行对比监控，都包含完善的自身监测功能，用以飞机舵机进行操控-z。提高飞行的可靠性。双支路的介人，可给系统增加完备的监控机制，依据相应监控原则将其分为三种工作模态：正常模态，直接模态，阻尼模态1。工作顺序如下：正常模态：接收总线上飞控计算机发送来的指令，并对数据进行监测，图1飞行控制系统的总体结构图若是接收到有效的总线数据，并且其他功能状态完好，整个飞机控制系统由4余度的飞控计算机通过则用接收到的指令参数对舵机进行伺服控制；直接模429总线和控制系统进行相互通讯，见图2。从图看出态：当接收到的总线数据无效，或是控制电路其他状态它的主要功能：从驾驶员指令传感器，

6、作动器传感器信出现异常，则不采用总线参数，对采集的驾驶员指令进号进行采集，解调，滤波，模数转换；接受FCC指令，对行适当处理后，对舵机进行伺服控制；阻尼模态：由于数据进行表决，数模转换，综合作动器位置反馈信号，具有完善的监测能力，监测到内部故障后，能从前两种形成闭环，实现正常模态；由控制系统形成直接模态控模态转为阻尼模态，进行最简单的基本控制，保证飞机制选择逻辑，直接模态简单指令计算，控制完成直接模收稿日期：2012—01—10作者简介：张腾(1984一)，男，江苏徐州人，助理工程师，在读硕士研究生，研究方向：飞行动力学与控制。E-mail：zhtsany@163．com·14·第3

7、期(总第127期)张腾，等：民机舵机控制系统设计2o12年6月安全着陆。1)CPU及其外围电路：核心芯片采用FGPA芯片三种模态是逐渐降级的工作方式，功能如下：系列，拥有丰富的可编程资源；拥有各种接口设计和信1)正常模态：这是飞机的正常工作模式(真正意号表决功能，包括A／D接口、D／A接口、429总线接口，义上的电传操纵)，此时飞行品质相对较高。飞机可实四余度总线的信号表决，直接模态数据的决策方式等现自动驾驶仪功能、边界限制系统将提供某些参数的设计。A／D