CN103914077A - 一种有人/无人可选择双模飞行控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞机飞行控制系统技术领域,特别是涉及一种有人/无人可选择双模飞行控制系统。一种有人/无人可选择双模飞行控制系统,本系统由电传飞行控制系统和扩展飞行器管理系统组成。在全空域飞行时,可选择无人控制模式进行自主飞行,飞行员起高智能信息识别系统作用,对飞机飞行状态、空域管制、外部信息等进行监控。飞行器管理子系统可对影响任务完成的不确定因素按预定程序或预定处理原则进行处理,自动进行在线任务/飞行航线规划并进行任务重分配或威胁规避,必要的情况下,飞行员可退出无人控制模式进行人为处置。在飞行员控制模式下,飞行器管理子系统起高级辅助决策系统作用,提供飞行、任务引导信息,辅助飞行员完成任务。
Description
技术领域
本发明属于歼强类军用飞机飞行控制系统技术领域,特别是涉及一种有人/无人可选择双模飞行控制系统。
背景技术
目前,无人机机载信息获取、应用能力和自主控制等级普遍较低,主要运行模式是在地面站“飞行员”的管理下进行,“飞行员”对无人机安全负责,在数据链缺失情况下,无人机具有简单的自主控制能力,但该能力不足以应对不确定环境、突发事件对飞行安全的影响,因此,无人机发生灾难型事故明显高于有人机。
因此,需要提出一种新的有人/无人可选择双模飞行控制系统,以克服现阶段无人机自主等级不够,无法应对飞行过程中出现的不确定环境、突发事件引起的安全问题。
发明内容
本发明的目的
本发明专利提供了一种有人/无人可选择双模飞行控制系统解决方案,即在有人机电传飞行控制系统基础上新增一套飞行器管理子系统,共同组成无人机自主控制系统,以提高其在不确定环境和突发事件中的生存能力。
本发明的技术方案
一种有人/无人可选择双模飞行控制系统由电传飞行控制系统和飞行器管理子系统组成,其中,电传飞行控制系统包括飞控计算机、飞行员操纵装置、控制-显示装置、传感器子系统和伺服作动器子系统;飞行器管理子系统包括飞行器管理计算机、自动油门控制系统、惯导系统、航姿系统、差分GPS系统和无线电高度表。飞控计算机通过总线与飞行器管理计算机交联。
在飞行员控制模式时,飞行员通过飞行员操纵装置,产生控制飞机纵向、横向、航向的机械位移操纵指令,通过其内部的传感器将机械位移指令转换为电信号输入飞控计算机,此外,飞机产生的运动信息通过传感器子系统感受后转换为电信号反馈至飞控计算机。以上电信号经控制律解算后生成伺服作动器子系统控制指令,控制伺服作动器子系统驱动飞机舵面偏转,实现飞机飞行控制。
在无人控制模式时,飞行器管理子系统和电传飞行控制系统共同工作。飞行器管理计算机根据惯导系统、航姿系统、差分GPS系统的导航信息以及大气数据传感器、无线电高度表感受的飞机运动信息,预加载在飞行器管理计算机内的飞行航线以及飞行器管理计算机在线规划生成的飞行航线,进行导航计算,生成控制指令,并把指令发送给飞控计算机,经飞控计算机控制律解算后生成伺服作动子系统控制指令和油门指令,控制伺服作动器子系统驱动飞机舵面偏转,控制油门开度,实现飞机自动航线飞行。
上述两种控制模式的切换方式为:有人/无人可选择双模飞行控制系统正常时,飞行员可通过控制-显示装置由飞行员控制模式切换为无人控制模式,并在控制-显示装置上进行无人控制状态指令。同时,飞行员可通过控制-显示装置或操纵飞行员操纵装置超过阈值位移或推拉油门杆超过阈值力矩退出无人控制模式。有人/无人可选择双模飞行控制系统故障时,飞控计算机自动退出无人控制模式。
飞行器管理计算机通过RS422和1394B总线把指令发给自动油门控制系统。
自动油门控制系统包括舵机控制器、电动舵机。飞行器管理计算机通过发送的油门指令经舵机控制器信号处理、伺服放大后,控制电动舵机带动油门杆运动。
控制-显示装置作为电传飞行控制系统的机上人机交互接口,飞行员通过其可进行飞行控制模式选择以及给飞行员显示电传飞行控制系统和飞行器管理子系统状态。
所述的传感器子系统包括动静压传感器、攻角传感器、速率陀螺组件以及加速度计组件。
本发明的技术效果
在全空域飞行时,可选择无人控制模式进行自主飞行,飞行员起高智能信息识别系统作用,对飞机飞行状态、空域管制、外部信息等进行监控。飞行器管理子系统可对影响任务完成的不确定因素按预定程序或预定处理原则进行处理,自动进行在线飞行航线规划并进行威胁规避,必要的情况下,飞行员可退出无人控制模式进行人为处置。在飞行员控制模式下,飞行器管理子系统起高级辅助决策系统作用,提供飞行、任务引导信息,辅助飞行员完成任务。因此,该系统的应用既能降低飞行员完成任务的操纵负荷,又能降低无人机应对不确定环境和突发事件可能导致的灾难性事故。
附图说明
图1为本新型有人/无人可选择双模飞行控制系统原理图;
图2为传感器子系统组成原理图;
图3为飞行器管理子系统组成原理图;
图4为自动油门控制系统组成原理图。
具体实施方式
一种有人/无人可选择双模飞行控制系统由电传飞行控制系统和飞行器管理子系统组成,其中,电传飞行控制系统包括飞控计算机、飞行员操纵装置、控制-显示装置、传感器子系统和伺服作动器子系统;飞行器管理子系统包括飞行器管理计算机、自动油门控制系统、惯导系统、航姿系统、差分GPS系统和无线电高度表。飞控计算机通过总线与飞行器管理计算机交联。
在飞行员控制模式时,飞行员通过飞行员操纵装置,产生控制飞机纵向、横向、航向的机械位移操纵指令,通过其内部的传感器将机械位移指令转换为电信号输入飞控计算机,此外,飞机产生的运动信息通过传感器子系统感受后转换为电信号反馈至飞控计算机。以上电信号经控制律解算后生成伺服作动器子系统控制指令,控制伺服作动器子系统驱动飞机舵面偏转,实现飞机飞行控制。
在无人控制模式时,飞行器管理子系统和电传飞行控制系统共同工作。飞行器管理计算机根据惯导系统、航姿系统、差分GPS系统的导航信息以及大气数据传感器、无线电高度表感受的飞机运动信息,预加载在飞行器管理计算机内的飞行航线以及飞行器管理计算机在线规划生成的飞行航线,进行导航计算,生成控制指令,并把指令发送给飞控计算机,经飞控计算机控制律解算后生成伺服作动子系统控制指令和油门指令,控制伺服作动器子系统驱动飞机舵面偏转,控制油门开度,实现飞机自动航线飞行。
所述的传感器子系统包括动静压传感器、攻角传感器、速率陀螺组件以及加速度计组件。
上述两种控制模式的切换方式分为正常切换和故障切换两种方式。一种实施方式为:有人/无人可选择双模飞行控制系统工作正常时,飞行员可通过控制-显示装置由飞行员控制模式切换为无人控制模式,并在控制-显示装置上实现无人控制模式接通提示。同时,飞行员可通过控制-显示装置或操纵飞行员操纵装置超过阈值位移或推拉油门杆超过阈值力矩退出无人控制模式。当有人/无人可选择双模飞行控制系统出现影响飞行任务完成的故障时,电传飞行控制系统自动退出无人控制模式并不允许再次接通无人控制模式。
所述的飞行器管理子系统核心部件飞行器管理计算机,用于实现信息融合、在线飞行航线规划、导航计算和自动油门控制律解算等功能。
所述的自动油门控制系统由舵机控制器和电动舵机组成,电动舵机通过钢索与油门杆连接,用于实现速度闭环控制。一种速度闭环控制的实施方式是:在无人控制模式时,飞行器管理计算机是速度闭环控制律实现的计算部件,通过控制律计算生成油门指令,并将指令通过总线发送给舵机控制器,舵机控制器经信号处理、伺服放大后,控制电动舵机的离合器吸合并控制电动舵机驱动油门杆移动,对发动机油门开度进行控制。在飞行员控制模式时,飞行器管理计算机给舵机控制器发送舵机离合器断开指令,舵机控制器控制电动舵机离合器断开,电动舵机跟随油门杆移动,无力矩输出,不影响飞行员对油门杆操纵。
Claims (7)
1. 一种有人/无人可选择双模飞行控制系统,其特征是,本系统由电传飞行控制系统和飞行器管理子系统组成,其中,电传飞行控制系统包括飞控计算机、飞行员操纵装置、控制-显示装置、传感器子系统和伺服作动器子系统;飞行器管理子系统包括飞行器管理计算机、自动油门控制系统、惯导系统、航姿系统、差分GPS系统和无线电高度表;飞控计算机通过总线与飞行器管理计算机交联。
2.在飞行员控制模式时,飞行员通过飞行员操纵装置,产生控制飞机纵向、横向、航向的机械位移操纵指令,通过其内部的传感器将机械位移指令转换为电信号输入飞控计算机,此外,飞机产生的运动信息通过传感器子系统感受后转换为电信号反馈至飞控计算机;以上电信号经控制律解算后生成伺服作动器子系统控制指令,控制伺服作动器子系统驱动飞机舵面偏转,实现飞机飞行控制;
在无人控制模式时,飞行器管理子系统和电传飞行控制系统共同工作;飞行器管理计算机根据惯导系统、航姿系统、差分GPS系统的导航信息以及大气数据传感器、无线电高度表感受的飞机运动信息,预加载在飞行器管理计算机内的飞行航线以及飞行器管理计算机在线规划生成的飞行航线,进行导航计算,生成控制指令,并把指令发送给飞控计算机,经飞控计算机控制律解算后生成伺服作动子系统控制指令和油门指令,控制伺服作动器子系统驱动飞机舵面偏转,控制油门开度,实现飞机自动航线飞行。
3.如权利要求2所述的一种有人/无人可选择双模飞行控制系统,其特征是,上述两种控制模式的切换方式为:有人/无人可选择双模飞行控制系统正常时,飞行员可通过控制-显示装置由飞行员控制模式切换为无人控制模式,并在控制-显示装置上进行无人控制状态指令;同时,飞行员可通过控制-显示装置或操纵飞行员操纵装置超过阈值位移或推拉油门杆超过阈值力矩退出无人控制模式;有人/无人可选择双模飞行控制系统故障时,飞控计算机自动退出无人控制模式。
4.如权利要求2所述的一种有人/无人可选择双模飞行控制系统,其特征是,飞行器管理计算机通过RS422和1394B总线把指令发给自动油门控制系统。
5.如权利要求2所述的一种有人/无人可选择双模飞行控制系统,其特征是,自动油门控制系统包括舵机控制器、电动舵机;飞行器管理计算机通过发送的油门指令经舵机控制器信号处理、伺服放大后,控制电动舵机带动油门杆运动。
6.如权利要求2所述的一种有人/无人可选择双模飞行控制系统,其特征是,控制—显示装置作为电传飞行控制系统的机上人机交互接口,飞行员通过其可进行飞行控制模式选择以及给飞行员显示电传飞行控制系统和飞行器管理子系统状态。
7.如权利要求1所述的一种有人/无人可选择双模飞行控制系统,其特征是,所述的传感器子系统包括动静压传感器、攻角传感器、速率陀螺组件以及加速度计组件。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140709 |