CN105511258A - 一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法及装置，属于航空工程技术领域。所述方法包括首先用登机门上关节点的运动替换所述登机门的整体运动；其次，计算所述关节点的运行轨迹；根据所述各关节点的运行轨迹给出所述各关节点同一时刻的运动指令；启动驱动装置驱动各关节点的运动；最后按照时间顺序，重复上述过程，完成操纵登机门进行开、关门运动，直至完成所述登机门操纵机构可靠性试验，其中，所述关节点包括手柄轴、铰链活动轴以及铰链固定轴，驱动手柄轴的驱动装置与驱动其它关节点的装置同步运动。根据上述方法提供了一套适配的装置，采用了自动控制，解决了试验人员手工操作的重复工作。

Description

一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法及装置

技术领域

本发明属于航空工程技术领域，具体涉及一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法及装置。

背景技术

舱门是飞机必不可少的关键部件，现代飞机大多采用增压舱门，若飞行途中意外打开则很可能导致灾难性事故，其安全性要求较高。

现有技术中，还没有进行过飞机登机门操纵机构可靠性试验，或类似的同样性质项目的试验。目前，飞机登机门多为气密门，要求飞机降落后在任何状态下(正常降落和紧急情况)都能正常开启；需要完成24万次可靠性试验；验证适航管理规定的符合性、验证登机门操纵机构的可靠性和测试登机门机构运动过程中的磨损对机构运动的影响；项目需要设计试验驱动系统模拟登机门操作人员的动作，实现登机门的开启和关闭。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法及装置，采用了自动控制，解决了试验人员手工操作的重复工作，进而完成登机门操纵机构可靠性试验。

本发明首先给出了一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法，主要包括以下步骤：

S1、用登机门上关节点的运动替换所述登机门的整体运动，所述关节点包括手柄轴、铰链活动轴以及铰链固定轴；

S2、计算所述关节点的运行轨迹；

S3、将驱动所述手柄轴的第一驱动装置设置在驱动所述铰链活动轴与铰链固定轴的第二驱动装置之上，使所述第一驱动装置与第二驱动装置保持同步；

S4、根据所述各关节点的运行轨迹给出所述各关节点同一时刻的运动指令；

S5、同时启动所述第一驱动装置与第二驱动装置，分别控制所述三个关节点运动；

S6、按照时间顺序，重复步骤S4及步骤S5，操纵登机门进行开、关门运动，直至完成所述登机门操纵机构可靠性试验。

优选的是，所述驱动装置为液压马达。

在上述方案中优选的是，由计算机根据所述各关节点的运行轨迹给出数字控制信号，并经数模转换装置转换成能够控制伺服阀的模拟控制信号，进而控制所述液压马达工作。

在上述方案中优选的是，所述计算机的数字控制信号转换至模拟控制信号后，经PID调节器调节后输送到现场控制台，由所述现场控制台控制所述伺服阀工作，并获取所述登机门的运动状态，反馈给所述PID调节器。

在上述方案中优选的是，所述计算机还输出限位挡板运动指令，所述限位挡板用于控制在登机门开关过程中，所述登机门上的连杆运动，所述连杆为在所述登机门开关过程中能够插入/拔出导槽从而影响所述登机门开关的装置，所述限位挡板运动指令包括控制所述限位挡板运动至所述连杆向所述导槽运动的路径之间。

本发明另一方面提供了一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置，主要包括：

第一驱动装置，驱动所述登机门的手柄轴运动；

第二驱动装置，驱动所述登机门上铰链活动轴与铰链固定轴的运动；

控制装置，控制所述第一驱动装置与所述第二驱动装置工作，

其中，所述第一驱动装置设置在第二驱动装置之上，用于随第二驱动装置的运动而运动。

优选的是，所述驱动装置为液压马达。

在上述方案中优选的是，所述控制装置包括：

计算机，用于根据所述各关节点的运行轨迹给出数字控制信号；

数模转换装置，用于将所述控制信号转换为模拟信号，以及将模拟信号转换为数字信号，用于反馈给所述计算机；

伺服阀，接收所述模拟信号，用于控制所述液压马达运动。

在上述方案中优选的是，所述控制装置还包括：

PID调节器，用于接收所述模拟信号，并对所述驱动装置自动调节；

现场控制台，设置在所述驱动装置与所述PID调节器之间；

角位移传感器，用于获取所述登机门的运动状态，并反馈给所述PID调节器。

在上述方案中优选的是，登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置还包括：

限位挡板，用于控制在登机门开关过程中，所述登机门上的连杆运动，所述连杆为在所述登机门开关过程中能够插入/拔出导槽从而影响所述登机门开关的装置；

第三驱动装置，驱动所述限位挡板运动至所述连杆向所述导槽运动的路径之间，

其中，所述第三驱动装置由所述计算机控制。

在上述方案中优选的是，所述登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置还包括保护装置，所述保护装置包括现场控制台切换保护装置以及急停按钮保护装置，

其中，现场控制台切换保护装置主要有两个用途：一是在试验开始前，切换到保护状态，有现场控制箱调整好的信号输出，保证三个通道的液压马达处于停止状态。试验进行时切换到试验状态，连接计算机控制；二是在试验过程中试验人员发现试验异常(可控时)，可手动切换到保护状态，切断计算机的控制；

所述停按钮保护装置，包括至少两个，分别安装在计算机和试验现场，试验中出现严重异常情况，按下急停按钮，就关断液压源电源，这时无论有什么信号，液压马达都不能转动。

在上述方案中优选的是，所述登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置还包括保护至少两个计数器以及适配的两个接近传感器，所述两个接近传感器分别装在登机门开门的最大位置处和手柄闭锁处，用来对开门和上锁是否到位进行监控，接近传感器信号分别接到所述计数器上用于对开关门次数进行计数。

优选的是，所述接近传感器物体接近距离最远20mm时，开始向所述计数器发生信号，所述计数器根据该信号自动计数，根据所述计数完成试验目的。

附图说明

图1为本发明登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法的一优选实施例的控制过程示意图。

图2为图1所示实施例的登机门各关节点的运行轨迹示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提出了一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法及装置，采用了自动控制，解决了试验人员手工操作的重复工作，进而完成登机门操纵机构可靠性试验。

如图1所示，本发明首先给出了一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法，主要包括以下步骤：

S1、用登机门上关节点的运动替换所述登机门的整体运动，所述关节点包括手柄轴、铰链活动轴以及铰链固定轴；

S2、计算所述关节点的运行轨迹；

S3、将驱动所述手柄轴的第一驱动装置设置在驱动所述铰链活动轴与铰链固定轴的第二驱动装置之上，使所述第一驱动装置与第二驱动装置保持同步；

S4、根据所述各关节点的运行轨迹给出所述各关节点同一时刻的运动指令；

S5、同时启动所述第一驱动装置与第二驱动装置，分别控制所述三个关节点运动；

S6、按照时间顺序，重复步骤S4及步骤S5，操纵登机门进行开、关门运动，直至完成所述登机门操纵机构可靠性试验。

需要说明的是，本实施例中，所述登机门唯一可控的部件为手柄，但手柄的运行轨迹为三维立体，实现比较困难。通过分析登机门构造，发现其运动有三个关节点(手柄轴、铰链活动轴、铰链固定轴)组成。通过手动操作登机门运动，测量出节点运行曲线。按照已测运行曲线设计出登机门自动控制系统，通过控制三个关节点运行轨迹，达到模拟人手臂开关门动作。如图2所示，为三个关节点的运行轨迹，该附图中，横坐标为时间，单位：秒；纵坐标为角度，单位：度；最上边的曲线为手柄轴的运动轨迹，中间的曲线为铰链活动轴的运动轨迹，最下边的曲线为铰链固定轴的运动轨迹。

可以理解的是，在图1中，以开锁时，手柄转动的方向为正方向，其角度为正值，从而确定角度的正负值。

本实施例中，所述驱动装置为液压马达。

需要说明的是，驱动装置由控制装置驱动，具体的，在本实施例中，由计算机根据所述各关节点的运行轨迹给出数字控制信号，并经数模转换装置转换成能够控制伺服阀的模拟控制信号，进而控制所述液压马达工作。

本实施例中，所述计算机的数字控制信号转换至模拟控制信号后，经PID调节器调节后输送到现场控制台，由所述现场控制台控制所述伺服阀工作，并获取所述登机门的运动状态，反馈给所述PID调节器。

如图1所示，具体的控制过程包括：

第一步：由控制计算机按照图1中给出的各关节试验控制曲线，给出各关节同一时刻的数字命令信号；

第二步：经D/A板转换成命令模拟信号送到PID调节器中；

第三步：在PID调节器中命令信号经与反馈信号比较、PID调节放大，送出控制信号到伺服阀；

第四步：由伺服阀控制液压马达运行方向和速度；

第五步：液压马达通过减速器连接机械运动机构进行运动(手柄液压马达完成登机门手柄的运动，而活动轴液压马达和固定轴液压马达完成了手柄轴液压马达位置的移动)；

第六步：由角位移传感器把运动的反馈信号送到PID调节器中，经放大器放大；

第七步：一路用于PID调节器中与命令信号进行比较，一路经A/D板转换成数字信号，进入控制计算机与给出的数字命令信号进行比较；

第八步：各关节的反馈信号达到给出的数字命令信号，执行下一组数字命令信号输出，如未达到误差要求，执行原数字命令信号输出。

以上步骤重复执行，完成试验控制。

本实施例中，所述计算机还输出限位挡板运动指令，所述限位挡板用于控制在登机门开关过程中，所述登机门上的连杆运动，所述连杆为在所述登机门开关过程中能够插入/拔出导槽从而影响所述登机门开关的装置，所述限位挡板运动指令包括控制所述限位挡板运动至所述连杆向所述导槽运动的路径之间。

试验中有一步骤为开门，开门时登机门上有一连杆有时会插入导槽中(连杆不受控，但在外翻步骤时连杆还要插入导槽中)，这时继续开门会造成登机门上部件损坏。为此，设计了一个用作动筒加档板，在不同的试验步骤中，有I/O板给出信号，控制作动筒的伸和收，来控制连杆是否允许插入导槽中。

本发明另一方面提供了一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置，主要包括：

第一驱动装置，驱动所述登机门的手柄轴运动；

第二驱动装置，驱动所述登机门上铰链活动轴与铰链固定轴的运动；

控制装置，控制所述第一驱动装置与所述第二驱动装置工作，

其中，所述第一驱动装置设置在第二驱动装置之上，用于随第二驱动装置的运动而运动。

本实施例中，所述驱动装置为液压马达，液压马达包括活动轴液压马达和固定轴液压马达，两者共同运动，驱动副门机构运动，来改变手柄轴液压马达的位置，副门机构整体在登机门开关过程中始终与登机门保持相对静止关系，即副门机构的回转轴与登机门的回转轴保持同步、同向、同速运动，登机门手柄转动驱动液压马达安装在副门支架上，与登机门操作手柄连接，在开关门过程中与手柄保持同步。

需要说明的是，本实施例中，所述控制装置包括：

计算机，用于根据所述各关节点的运行轨迹给出数字控制信号；

数模转换装置，用于将所述控制信号转换为模拟信号，以及将模拟信号转换为数字信号，用于反馈给所述计算机；

伺服阀，接收所述模拟信号，用于控制所述液压马达运动。

所述控制装置还包括：

PID调节器，用于接收所述模拟信号，并对所述驱动装置自动调节；

现场控制台，设置在所述驱动装置与所述PID调节器之间；

角位移传感器，用于获取所述登机门的运动状态，并反馈给所述PID调节器。

自动控制装置是以控制计算机为控制处理核心，控制整个试验过程，同时对危险部位进行实时监控。试验控制装置分为登机门运动控制回路、试验保护、试验计数三个模块。

其中，登机门运动控制回路由控制计算机、A/D板、D/A板、PID调节器、现场控制台、伺服阀、液压马达、角位移传感器、液压油源所组成。采用数字大闭环加模拟小闭环方式，实现了手柄转动、活动轴转动和固定轴转动的三个轴协调实时控制。

模拟小闭环为图1的PID示意部分，主要包括PID调节器(比较器、P、I、D参数调节和放大，反馈放大器)、现场控制台、伺服阀、液压马达、角位移传感器、登机门。主要完成命令信号和反馈信号(负反馈)的比较，得到一个控制增量，经PID放大后，控制液压马达的方向和速度，使反馈信号接近命令信号。

数字大闭环为图1的整体示意图，主要包括控制计算机、A/D板、D/A板、PID调节器、现场控制台、伺服阀、液压马达、角位移传感器、登机门。主要完成登机门运行曲线的输出(命令信号)，反馈信号与命令信号的比较，满足要求执行下一命令信号，不满足继续执行原命令信号。

需要说明的是，本实施例登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置还包括：

限位挡板，用于控制在登机门开关过程中，所述登机门上的连杆运动，所述连杆为在所述登机门开关过程中能够插入/拔出导槽从而影响所述登机门开关的装置；

第三驱动装置，驱动所述限位挡板运动至所述连杆向所述导槽运动的路径之间，

其中，所述第三驱动装置由所述计算机控制。

如图1所示，这里的第三驱动装置为液压作动筒，液压作动筒依次由控制计算机、I/O板以及液压换向阀构成的控制系统来进行控制，在不同的试验步骤中，有I/O板给出信号，控制作动筒的伸和收，来控制连杆是否允许插入导槽中。

本实施例中，所述登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置还包括保护装置，所述保护装置包括现场控制台切换保护装置以及急停按钮保护装置，

其中，现场控制台切换保护装置主要有两个用途：一是在试验开始前，切换到保护状态，有现场控制箱调整好的信号输出，保证三个通道的液压马达处于停止状态。试验进行时切换到试验状态，连接计算机控制；二是在试验过程中试验人员发现试验异常(可控时)，可手动切换到保护状态，切断计算机的控制；

所述停按钮保护装置，包括至少两个，分别安装在计算机和试验现场，试验中出现严重异常情况，按下急停按钮，就关断液压源电源，这时无论有什么信号，液压马达都不能转动。

如图1所示，所述登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置还包括保护至少两个计数器以及适配的两个接近传感器，所述两个接近传感器分别装在登机门开门的最大位置处和手柄闭锁处，用来对开门和上锁是否到位进行监控，接近传感器信号分别接到所述计数器上用于对开关门次数进行计数。

可以理解的是，所示接近传感器在有物体接近时产生信号，接近距离可以根据具体情况调节，本实施例中，所述接近传感器物体接近距离最远20mm时，开始向所述计数器发生信号，所述计数器根据该信号自动计数，根据所述计数完成试验目的。

本装置的技术指标为，所示装置要求所选用的角位移传感器精度高、寿命长；液压马达和减速器(液压马达通过减速器与执行机构连接)要完好匹配，并满足手柄力矩要求，PID参数要调整恰当，保证各转动轴灵敏和平稳。

本装置采用了自动控制远离，并将登机门的运动分解成多关节运动，解决了试验人员手工操作的重复工作。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法，其特征在于，包括：

S1、用登机门上关节点的运动替换所述登机门的整体运动，所述关节点包括手柄轴、铰链活动轴以及铰链固定轴；

S2、计算所述关节点的运行轨迹；

S3、将驱动所述手柄轴的第一驱动装置设置在驱动所述铰链活动轴与铰链固定轴的第二驱动装置之上，使所述第一驱动装置与第二驱动装置保持同步；

S4、根据各所述关节点的运行轨迹给出各所述关节点同一时刻的运动指令；

S5、同时启动所述第一驱动装置与第二驱动装置，分别控制所述三个关节点运动；

S6、按照时间顺序，重复步骤S4及步骤S5，操纵登机门进行开、关门运动，直至完成所述登机门操纵机构可靠性试验。

2.如权利要求1所述的登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法，其特征在于：所述驱动装置为液压马达。

3.如权利要求2所述的登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法，其特征在于：由计算机根据各所述关节点的运行轨迹给出数字控制信号，并经数模转换装置转换成能够控制伺服阀的模拟控制信号，进而控制所述液压马达工作。

4.如权利要求3所述的登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法，其特征在于：所述计算机的数字控制信号转换至模拟控制信号后，经PID调节器调节后输送到现场控制台，由所述现场控制台控制所述伺服阀工作，并获取所述登机门的运动状态，反馈给所述PID调节器。

5.如权利要求4所述的登机门操纵机构可靠性试验自动控制方法，其特征在于：所述计算机还输出限位挡板运动指令，所述限位挡板用于控制在登机门开关过程中，所述登机门上的连杆运动，所述连杆为在所述登机门开关过程中能够插入/拔出导槽从而影响所述登机门开关的装置，所述限位挡板运动指令包括控制所述限位挡板运动至所述连杆向所述导槽运动的路径之间。

6.一种登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置，其特征在于，包括：

第一驱动装置，驱动所述登机门的手柄轴运动；

第二驱动装置，驱动所述登机门上铰链活动轴与铰链固定轴的运动；

控制装置，控制所述第一驱动装置与所述第二驱动装置工作，

其中，所述第一驱动装置设置在第二驱动装置之上，用于随第二驱动装置的运动而运动。

7.如权利要求6所述的登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置，其特征在于：所述驱动装置为液压马达。

8.如权利要求7所述的登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置，其特征在于：所述控制装置包括：

计算机，用于根据所述各关节点的运行轨迹给出数字控制信号；

数模转换装置，用于将所述控制信号转换为模拟信号，以及将模拟信号转换为数字信号，用于反馈给所述计算机；

伺服阀，用于接收所述模拟信号并控制所述液压马达运动。

9.如权利要求8所述的登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括：

PID调节器，用于接收所述模拟信号，并对所述驱动装置自动调节；

现场控制台，设置在所述驱动装置与所述PID调节器之间；

角位移传感器，用于获取所述登机门的运动状态，并反馈给所述PID调节器。

10.如权利要求9所述的登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置，其特征在于：登机门操纵机构可靠性试验自动控制装置还包括：

限位挡板，用于控制在登机门开关过程中，所述登机门上的连杆运动，所述连杆为在所述登机门开关过程中能够插入/拔出导槽从而影响所述登机门开关的装置；

第三驱动装置，驱动所述限位挡板运动至所述连杆向所述导槽运动的路径之间，

其中，所述第三驱动装置由所述计算机控制。