CN110794736A - 一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置及控制方法，包括控制电路及固态继电器电路，控制电路采用MCU+FPGA作为核心处理单元，MCU用于进行电机控制、电压电流检测、故障检测，FPGA用于进行控制电路接口扩展；MCU包括系统初始化模块、上电自检模块、外部触发检测模块、数据采集模块、计算模块、控制模块、计时模块、故障检测模块；系统初始化模块对PLL、定时器、FSMC总线初始化，上电自检模块对MCU与FPGA、ADC、固态继电器、输入控制信号检测；固态继电器电路包括若干固态继电器，均连接MCU、航插及ADC数据采集电路，固态继电器接收来自MCU的控制信号，并根据控制信号的电平高低来进行开关的切换。本发明的优点是，成本低、分时启动、故障检测、自动控制。

Description

一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于航空领域飞机地面检修维护技术领域，具体涉及一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置及控制方法。

背景技术

目前，为了保证飞机的出勤周期以及在飞机中止起飞以及连续带刹车滑跑时间较长，防止机轮装置的刹车片温度过高或者机轮上热熔塞出现熔化现象，常采用水冷或风冷地面装置对进入高温下的刹车机轮进行强制性冷却达到快速降温的目的。此种方式需要在各种地形及气候条件下在机场配置地面冷却装置(车)，不利于在各种条件下对刹车机轮温度达到快速降温的目的。此外，对于正常刹车后再次出勤的时间不得少于30Min，地勤人员需跟军降温需求，手动操作机轮冷却装置，达到快速降温的目的，但是该种降温操作没有自动控制功能，增加了地勤人员的工作强度。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种成本低、分时启动以及故障检测、自动控制的飞机机轮冷却控制装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置，包括控制电路及固态继电器电路，所述控制电路采用MCU+FPGA作为核心处理单元，所述MCU用于进行电机控制、电压电流检测、故障检测，所述FPGA用于进行控制电路接口扩展；所述 MCU包括依次连接的系统初始化模块、上电自检模块、外部触发检测模块、数据采集模块、计算模块、控制模块、计时模块，所述计算模块还连接故障检测模块；所述系统初始化模块主要包括对PLL的初始化、定时器初始化、FSMC 总线初始化，所述上电自检模块主要包括对MCU与FPGA的通信检测、ADC 检测、固态继电器检测、输入控制信号检测；

所述固态继电器电路包括若干固态继电器，所述固态继电器均连接MCU、航插及ADC数据采集电路，所述固态继电器接收来自MCU的控制信号，并根据控制信号的电平高低来进行开关的切换。

进一步的，所述FPGA连接30路ADC数据采集电路，实现数据采集控制及数据传输，所述ADC数据采集电路将模拟信号转化为数字信号后发送给 FPGA，FPGA将采集到的数据缓存后转发给MCU，并由MCU做进一步处理。

进一步的，所述ADC数据采集电路采用5片6通道ADC芯片实现交流电压和电流的采集，其中每个芯片的3个通道用于采集一个继电器对应的三相电压信号，另外3个通道采样对应的电流信号。

进一步的，所述控制电路中MCU与FPGA通过FSMC并行总线接口实现数据通信，通过UART接口和SPI实现控制命令下发，通过IO接口实现MCU 与FPGA接口扩展，其中MCU有一路RS232串口实现与上位机通信及软件升级，10路IO接口实现状态显示。

上述自动控制的飞机机轮冷却控制装置的控制方法，包括以下步骤：

S1：系统加电后，首先进行模块初始化，对底层驱动进行初始化操作，保证系统正常工作；

S2：通过FSMC总线发送ADC采样信号，启动ADC采样；

S3：ADC启动后，每采集一包数据，FPGA发送一个中断信号给MCU， MCU外部中断触发后，读取FPGA存储的数据；

S4：MCU得到数据后，对数据进行计算，进行BIT检测；

S5：系统根据S4计算结果进行判断；

S6：当工作正常后，等待外部工作信号打开，外部工作信号到达后，打开继电器模块，并开始计时；同时按照设定好的ADC采样率实时采样继电器后级电路的电压和电流信号，对其进行计算、检测；

S7：当计时时间达到系统指定工作时间或者外部工作信号关闭后，关闭继电器；

S8：系统退出当前状态，等待下次外部信号到达。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

与现在所使用的机轮冷却方法相比，本发明自动冷却控制装置在减小了地勤人员繁重工作量的同时不受地域及冷却设备资源限制，自动控制冷却时间，提高了飞机机轮冷却的效率及智能化要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体控制装置框图；

图2为本发明软件功能框图；

图3为本发明软件工作流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例只作为对本发明的说明，不作为对本发明的限定。

如图1所示的一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置，采用控制电路+固态继电器电路的方案实现整系统的检测、控制。其中控制电路用于进行电压、电流计算，故障检测等功能。系统外部提供115V交流电源，为完成风机电源的通断控制，采用响应快，运行无噪音，无机械结构，寿命长的固态继电器。

其中控制电路为MCU+FPGA为核心处理单元，MCU实现电机控制、电压电流检测、故障检测等功能，FPGA实现控制电路接口扩展功能。控制部分为机轮冷却系统核心，同时实现数据采集转换功能。所述MCU包括依次连接的系统初始化模块、上电自检模块、外部触发检测模块、数据采集模块、计算模块、控制模块、计时模块，所述计算模块还连接故障检测模块。

软件部分主要包含MCU软件和FPGA软件两个主要部分，MCU软件主要包含为MCU初始化，上电BIT，数据计算，故障判断，功能控制等五部分。系统初始化主要工作包括PLL的初始化，定时器初始化，FSMC总线初始化，以及其他外设的初始化。系统加电初始化后，对整个控制、采集系统进行自检，主要包括MCU与FPGA的通信检测，ADC检测，固态继电器检测，输入控制信号检测等。

所述控制电路中MCU与FPGA通过FSMC并行总线接口实现数据通信，通过UART接口和SPI实现控制命令下发，通过IO接口实现MCU与FPGA接口扩展，其中MCU有一路RS232串口实现与上位机通信及软件升级，10路IO 接口实现状态显示。

FPGA主要功能是实现30路ADC数据采集控制及数据传输，ADC采集电路将模拟信号转化为数字信号后发送给FPGA，FPGA将采集到的数据缓存后转发给MCU，并由MCU做进一步处理。本系统ADC电路采用5片6通道ADC 芯片实现交流电压和电流的采集功能，其中每个芯片的3个通道用于采集一个继电器对应的三相电压信号，另外3个通道采样对应的电流信号。

固态继电器电路主要实现4路3相交流电源开关功能，以实现对交流电机的控制。固态继电器在上电时及上电后保持三路常开状态。然后接收来自控制电路的控制信号(MOTOR_EN)，并根据控制信号的电平高低来进行开关的切换。如果控制信号为低，固态继电器IN+和IN-与内部地不能形成回路，固态继电器保持断开状态。如果控制信号为高，固态继电器IN+和IN-与内部地形成回路，固态继电器三路同时闭合，三相电由源端导通到负载端。固态继电器得到闭合指令后，检测当前交流电源信号，只有当交流电压信号过零后，继电器闭合。

如图2，控制器软件主要完成系统上电自检，外部触发检测，数据采样，控制计算，计时模块，故障判断等功能。系统上电自检模块主要用于检测硬件模块功能正常；外部触发检测模块用于打开继电器模块，为后级模块供电；数据采样模块用于实时读取后级电路的电压电流信号；控制模块通过采集到的数据，进行功能控制和故障判断；计时模块用于检测风机工作时间。

所述固态继电器电路包括若干固态继电器，所述固态继电器均连接MCU、航插及ADC数据采集电路，所述固态继电器接收来自MCU的控制信号，并根据控制信号的电平高低来进行开关的切换。

如图3，上述自动控制的飞机机轮冷却控制装置的控制流程为：

S1：系统加电后，首先进行模块初始化，对底层驱动进行初始化操作，保证系统正常工作；

S2：通过FSMC总线发送ADC采样信号，启动ADC采样；

S3：ADC启动后，每采集一包数据，FPGA发送一个中断信号给MCU， MCU外部中断触发后，读取FPGA存储的数据；

S4：MCU得到数据后，对数据进行计算，进行BIT检测；

S5：系统根据S4计算结果进行判断；

S6：当工作正常后，等待外部工作信号打开，外部工作信号到达后，打开继电器模块，并开始计时；同时按照设定好的ADC采样率实时采样继电器后级电路的电压和电流信号，对其进行计算、检测；

S7：当计时时间达到系统指定工作时间或者外部工作信号关闭后，关闭继电器；

S8：系统退出当前状态，等待下次外部信号到达。

本发明自动冷却控制装置与现在所使用的机轮冷却方法相比，在减小了地勤人员繁重工作量的同时不受地域及冷却设备资源限制，自动控制冷却时间，提高了飞机机轮冷却的效率及智能化要求。

本发明中未做详细描述的内容均为现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置，其特征在于，包括控制电路及固态继电器电路，所述控制电路采用MCU+FPGA作为核心处理单元，所述MCU用于进行电机控制、电压电流检测、故障检测，所述FPGA用于进行控制电路接口扩展；所述MCU包括依次连接的系统初始化模块、上电自检模块、外部触发检测模块、数据采集模块、计算模块、控制模块、计时模块，所述计算模块还连接故障检测模块；所述系统初始化模块主要包括对PLL的初始化、定时器初始化、FSMC总线初始化，所述上电自检模块主要包括对MCU与FPGA的通信检测、ADC检测、固态继电器检测、输入控制信号检测；

所述固态继电器电路包括若干固态继电器，所述固态继电器均连接MCU、航插及ADC数据采集电路，所述固态继电器接收来自MCU的控制信号，并根据控制信号的电平高低来进行开关的切换。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置，其特征在于，所述FPGA连接30路ADC数据采集电路，实现数据采集控制及数据传输，所述ADC数据采集电路将模拟信号转化为数字信号后发送给FPGA，FPGA将采集到的数据缓存后转发给MCU，并由MCU做进一步处理。

3.根据权利要求2所述的一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置及控制方法，其特征在于，所述ADC数据采集电路采用5片6通道ADC芯片实现交流电压和电流的采集，其中每个芯片的3个通道用于采集一个继电器对应的三相电压信号，另外3个通道采样对应的电流信号。

4.根据权利要求1所述的一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置，其特征在于，所述控制电路中MCU与FPGA通过FSMC并行总线接口实现数据通信，通过UART接口和SPI实现控制命令下发，通过IO接口实现MCU与FPGA接口扩展，其中MCU有一路RS232串口实现与上位机通信及软件升级，10路IO接口实现状态显示。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种自动控制的飞机机轮冷却控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：系统加电后，首先进行模块初始化，对底层驱动进行初始化操作，保证系统正常工作；

S2：通过FSMC总线发送ADC采样信号，启动ADC采样；

S3：ADC启动后，每采集一包数据，FPGA发送一个中断信号给MCU，MCU外部中断触发后，读取FPGA存储的数据；

S4：MCU得到数据后，对数据进行计算，进行BIT检测；

S5：系统根据S4计算结果进行判断；

S6：当工作正常后，等待外部工作信号打开，外部工作信号到达后，打开继电器模块，并开始计时；同时按照设定好的ADC采样率实时采样继电器后级电路的电压和电流信号，对其进行计算、检测；

S7：当计时时间达到系统指定工作时间或者外部工作信号关闭后，关闭继电器；

S8：系统退出当前状态，等待下次外部信号到达。

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