CN111947869B - 伺服颤振试验系统及颤振试验中飞控系统安全性保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种伺服颤振试验系统及颤振试验中飞控系统安全性保护方法，系统包括：主飞控系统、接口控制盒、颤振激励设备、颤振测试处理设备；颤振激励设备和颤振测试处理设备分别通过接口控制盒与主飞控系统连接；颤振激励设备，用于分别向主飞控系统和颤振测试处理设备发送颤振激励信号；主飞控系统，用于根据主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理后的颤振综合指令信号，使得主飞控系统内的作动器进行相应的运动，并将作动器运动过程中的实际位置信号发送给颤振测试处理设备。本发明实施例可以保证飞机伺服颤振激励准确、可靠、安全的进行，且仅需在作动器控制器中预留伺服颤振激励接口，不影响飞控系统产品的装机交付。

Description

伺服颤振试验系统及颤振试验中飞控系统安全性保护方法

技术领域

本发明涉及但不限于飞行控制计技术领域，尤指一种伺服颤振试验系统及颤振试验中飞控系统安全性保护方法。

背景技术

飞机的颤振是弹性结构受到气动力、惯性力和弹性力的耦合作用而发生的一种启动弹性问题，经常导致飞机结构在短时间内遭到灾难性破坏，是飞机设计时需要考虑的重要安全性因素。

颤振试验需要尽可能真实的模拟飞机的振动情况，针对性的在合适位置注入颤振激励。传统的颤振试验通过理论数值模拟，颤振特性分析的精度不高，难以反映飞机本体的振动特性，无法综合分析引发颤振现象的多方面因素，并且在试验过程中可能由于外部颤振激励信号的故障引起飞控系统的安全性问题。因此，传统的颤振试验技术存在着技术落后和影响安全的风险。

发明内容

本发明的目的：提出一种伺服颤振试验系统及颤振试验中飞控系统安全性保护方法，以保证飞机伺服颤振激励准确、可靠、安全的进行，且仅需在作动器控制器中预留伺服颤振激励接口，不影响飞控系统产品的装机交付。

本发明的技术方案：

本发明实施例提供一种伺服颤振试验系统，包括：主飞控系统1、接口控制盒2、颤振激励设备3、颤振测试处理设备4；

其中，所述颤振激励设备3和颤振测试处理设备4分别通过接口控制盒2与主飞控系统1连接；

所述颤振激励设备3，用于分别向主飞控系统1和颤振测试处理设备4发送颤振激励信号，以使得主飞控系统1对接收到的颤振激励信号按照预置的安全策略进行叠加处理；

所述主飞控系统1，用于根据主飞控系统1依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理后的颤振综合指令信号，使得主飞控系统1内的作动器进行相应的运动，并将作动器运动过程中的实际位置信号发送给颤振测试处理设备4；

所述主飞控系统1，还用于将作动器的控制律指令和所述颤振综合指令信号发送给颤振测试处理设备4；

所述颤振测试处理设备4，用于根据接收到的颤振激励信号、颤振综合指令信号、作动器的控制律指令和作动器的位置信号进行颤振试验的监控和处理。

可选地，如上所述的伺服颤振试验系统中，

所述主飞控系统1，还用于将其内部的作动器控制器作为颤振激励设备3的注入点，通过颤振激励设备3向作动器控制器注入颤振激励信号，以激励升降舵、副翼和方向舵的作动器运动。

可选地，如上所述的伺服颤振试验系统中，

所述颤振激励设备3，用于向主飞控系统1发送颤振激励使能；

所述主飞控系统1，用于根据颤振激励使能和颤振激励信号，依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理。

可选地，如上所述的伺服颤振试验系统中，所述主飞控系统1依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，包括：

当颤振激励使能信号为“TRUE”时，作动器控制器将颤振激励信号叠加到对应的伺服控制回路指令中，并禁止伺服模型监控器和电液伺服阀位置模型监控器；所述颤振综合指令信号为作动器颤振叠加后的指令信号。

可选地，如上所述的伺服颤振试验系统中，所述主飞控系统1依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，还包括：

当颤振激励使能信号为“FALSE”时，作动器控制器禁止颤振激励信号叠加到伺服控制回路指令中，并且将颤振激励信号置为0；所述颤振综合指令信号为作动器颤振综合后的指令信号。

可选地，如上所述的伺服颤振试验系统中，

所述主飞控系统1，还用于将主飞控系统1的状态信号发送给颤振测试处理设备4；

所述颤振激励设备3，还用于将颤振激励设备3的状态信号发送给颤振测试处理设备4，使得颤振测试处理设备4根据所述状态信号判断主飞控系统1和颤振激励设备3的工作状态。

本发明实施例还一种伺服颤振试验中飞控系统安全性保护方法，采用如上述任一项所述的伺服颤振试验系统执行所述飞控系统安全性保护方法，所述安全性保护方法包括：

主飞控系统接收颤振激励设备发送的颤振激励信号；

主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理。

可选地，如上所述的伺服颤振试验中飞控系统安全性保护方法中，所述主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，包括：

当颤振激励使能信号为“TRUE”时，作动器控制器将颤振激励信号叠加到对应的伺服控制回路指令中，并禁止伺服模型监控器和电液伺服阀位置模型监控器；所述颤振综合指令信号为作动器颤振叠加后的指令信号。

可选地，如上所述的伺服颤振试验中飞控系统安全性保护方法中，所述主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，还包括：

当颤振激励使能信号为“FALSE”时，作动器控制器禁止颤振激励信号叠加到伺服控制回路指令中，并且将颤振激励信号置为0；所述颤振综合指令信号为作动器颤振综合后的指令信号。

本发明的优点：

本发明实施例提供的伺服颤振试验系统及颤振试验中飞控系统安全性保护方法，在主飞控系统内部，仅在颤振激励使能有效的时候，才将作动器的颤振激励信号叠加到伺服控制回路，同时禁止相应的监控器，防止监控器的误报；颤振激励使能无效时，禁止作动器激励信号叠加到伺服控制回路，保证飞控系统正常、安全的工作。该伺服颤振试验系统可真实有效的模拟飞机的颤振特性，并且通过激励接口和监控等措施，能够保证试验过程的安全性。另外，不影响飞控产品的装机交付，节约了试验成本，提高了试验效率并且能够避免因颤振试验对机上产品进行特殊改型引起的风险。

附图说明：

图1为本发明实施例提供的一种伺服颤振试验系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供伺服颤振试验系统进行颤振试验中飞控系统安全性保护方法的原理示意图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例提出一种伺服颤振试验系统及试验中飞控系统的安全性保护方法，颤振实验中将作动器控制器作为颤振激励的注入点，并对伺服颤振激励线路的安全性影响从接口和监控等方面进行保护的方案，以保证飞机伺服颤振激励准确、可靠、安全的进行，且仅需在作动器控制器中预留伺服颤振激励接口，不影响飞控系统产品的装机交付。

图1为本发明实施例提供的一种伺服颤振试验系统的结构示意图。本发明实施例提供的服颤振试验系统包括：主飞控系统1、接口控制盒2、颤振激励设备3、颤振测试处理设备4。

如图1所示伺服颤振试验系统中，颤振激励设备3和颤振测试处理设备4分别通过接口控制盒2与主飞控系统1连接。

本发明实施例中的颤振激励设备3，用于分别向主飞控系统1和颤振测试处理设备4发送颤振激励信号，以使得主飞控系统1对接收到的颤振激励信号按照预置的安全策略进行叠加处理。

本发明实施例中的主飞控系统1，用于根据主飞控系统1依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理后的颤振综合指令信号，使得主飞控系统1内的作动器进行相应的运动，并将作动器运动过程中的实际位置信号发送给颤振测试处理设备4。

本发明实施例中的主飞控系统1，还用于将作动器的控制律指令和颤振综合指令信号发送给颤振测试处理设备4。

本发明实施例中的颤振测试处理设备4，用于根据接收到的颤振激励信号、颤振综合指令信号、作动器的控制律指令和作动器的位置信号进行颤振试验的监控和处理。

本发明实施例在实际应用中，主飞控系统1，还用于将其内部的作动器控制器作为颤振激励设备3的注入点，通过颤振激励设备3向作动器控制器注入颤振激励信号，以激励升降舵、副翼和方向舵的作动器运动。

本发明实施例在具体实现过程中，颤振激励设备3，用于向主飞控系统1发送颤振激励使能；并使得主飞控系统1根据颤振激励使能进行相应的安全性保护策略。

相应地，主飞控系统1，用于根据颤振激励使能和颤振激励信号，依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理。

本发明实施例中主飞控系统1依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理的实现方式，可以包括：

当颤振激励使能信号为“TRUE”时，作动器控制器将颤振激励信号叠加到对应的伺服控制回路指令中，并禁止伺服模型监控器和电液伺服阀位置模型监控器，防止监控器的误报；该场景下，颤振综合指令信号为作动器颤振叠加后的指令信号。

当颤振激励使能信号为“FALSE”时(即不激励时)，作动器控制器禁止颤振激励信号叠加到伺服控制回路指令中，并且将颤振激励信号置为0；颤振综合指令信号为作动器颤振综合后的指令信号，从而能有效保证在非颤振试验状态下的指令正确性，保证飞控系统正常、安全的工作。

由于该情况下，伺服模型监控器和电液伺服阀位置模型监控器并未禁止，即可以监控颤振激励信号的叠加情况，因此，即使在颤振激励使能信号为FALSE的时候，误将作动器颤振激励信号叠加到了伺服控制回路指令，监控器能及时发现该故障，将故障和告警信息发给飞控系统进行处理。

进一步地，本发明实施例中的主飞控系统1，还用于将主飞控系统1的状态信号发送给颤振测试处理设备4。

另外，颤振激励设备3，还用于将颤振激励设备3的状态信号发送给颤振测试处理设备4，从而使得颤振测试处理设备4根据状态信号判断主飞控系统1和颤振激励设备3的工作状态。

本发明实施例中的接口控制盒2，用于接收来自颤振激励设备的-5V～+5V颤振激励使能差分信号，并转发给作动器控制器。

当作动器控制器收到颤振激励使能时，接收来自颤振激励设备的升降舵、副翼和方向舵作动器颤振激励信号，并将激励信号叠加到对应伺服控制回路的指令中。同时作动器控制器伺服模块的伺服监控功能禁止伺服模块中的伺服模型监控器和电液伺服阀位置模型监控器的故障检测。

本发明实施例中，主飞控系统向颤振激励设备提供飞控系统的状态信号，以及作动器的位置信号，该作动器的位置信号包括升降舵、副翼和方向舵的舵面位置信号，用于实时监控作动器位置、主飞控系统状态。具体实现中，主飞控系统通过总线信号将舵机指令、舵面位置和主飞控系统的状态信号上传给颤振激励设备，实时监控主飞控系统的故障状态和作动系统的响应，保证颤振试验过程中的安全性。

主飞控系统向颤振测试处理设备发送升降舵、副翼和方向舵的指令信号，包括：综合前(作动器的控制律指令)和颤振综合的指令信号，用于测试系统记录，作为飞机稳定性余度和颤振特性分析。

本发明实施例中，由颤振测试处理设备从接口控制盒中接收作动器的控制律指令和颤振综合指令信号，同时接收颤振激励设备的颤振激励信号和颤振激励设备的状态信息，将这些信息记录并显示，作为飞机稳定性余度和颤振特性分析的依据。

本发明实施例在主飞控系统内部，仅在颤振激励使能有效的时候，才将作动器的颤振激励信号叠加到伺服控制回路，同时禁止相应的监控器，防止监控器的误报。颤振激励使能无效时，禁止作动器激励信号叠加到伺服控制回路，保证飞控系统正常、安全的工作。

本发明实施例提供的伺服颤振试验系统进行颤振试验，可真实有效的模拟飞机的颤振特性，并且通过激励接口和监控等措施，能够保证试验过程的安全性。另外，不影响飞控产品的装机交付，节约了试验成本，提高了试验效率并且能够避免因颤振试验对机上产品进行特殊改型引起的风险。

基于本发明上述实施例提供的伺服颤振试验系统，本发明实施例还提供一种伺服颤振试验中飞控系统的安全性保护方法，采用如上述任一实施例中的伺服颤振试验系统执行飞控系统的安全性保护方法，安全性保护方法包括：

步骤1，主飞控系统接收颤振激励设备发送的颤振激励信号；

步骤2，主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理。

图2为本发明实施例提供伺服颤振试验系统进行颤振试验中飞控系统的安全性保护方法的原理示意图。一方面，主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，包括：

当颤振激励使能信号为“TRUE”时，作动器控制器将颤振激励信号叠加到对应的伺服控制回路指令中，并禁止伺服模型监控器和电液伺服阀位置模型监控器；颤振综合指令信号为作动器颤振叠加后的指令信号。

另一方面，主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，还包括：

当颤振激励使能信号为“FALSE”时，作动器控制器禁止颤振激励信号叠加到伺服控制回路指令中，并且将颤振激励信号置为0；颤振综合指令信号为作动器颤振综合后的指令信号。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种伺服颤振试验系统，其特征在于，包括：主飞控系统(1)、接口控制盒(2)、颤振激励设备(3)、颤振测试处理设备(4)；

其中，所述颤振激励设备(3)和颤振测试处理设备(4)分别通过接口控制盒(2)与主飞控系统(1)连接；

所述颤振激励设备(3)，用于分别向主飞控系统(1)和颤振测试处理设备(4)发送颤振激励信号，以使得主飞控系统(1)对接收到的颤振激励信号按照预置的安全策略进行叠加处理；

所述主飞控系统(1)，用于根据主飞控系统(1)依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理后生成的颤振综合指令信号，使得主飞控系统(1)内的作动器进行相应的运动，并将作动器运动过程中的实际位置信号发送给颤振测试处理设备(4)；

所述主飞控系统(1)，还用于将作动器的控制律指令和所述颤振综合指令信号发送给颤振测试处理设备(4)；

所述颤振测试处理设备(4)，用于根据接收到的颤振激励信号、颤振综合指令信号、作动器的控制律指令和作动器的位置信号进行颤振试验的监控和处理；所述监控包括：伺服模型监控、电液伺服阀位置模型监控，以及主飞控系统的状态监控和颤振激励设备的状态监控。

2.根据权利要求1所述的伺服颤振试验系统，其特征在于，

所述主飞控系统(1)，还用于将其内部的作动器控制器作为颤振激励设备(3)的注入点，通过颤振激励设备(3)向作动器控制器注入颤振激励信号，以激励升降舵、副翼和方向舵的作动器运动。

3.根据权利要求1所述的伺服颤振试验系统，其特征在于，

所述颤振激励设备(3)，用于向主飞控系统(1)发送颤振激励使能；

所述主飞控系统(1)，用于根据颤振激励使能和颤振激励信号，依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理。

4.根据权利要求3所述的伺服颤振试验系统，其特征在于，所述主飞控系统(1)依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，包括：

当颤振激励使能信号为“TRUE”时，作动器控制器将颤振激励信号叠加到对应的伺服控制回路指令中，并禁止伺服模型监控器和电液伺服阀位置模型监控器；所述颤振综合指令信号为作动器颤振叠加后的指令信号。

5.根据权利要求4所述的伺服颤振试验系统，其特征在于，所述主飞控系统(1)依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，还包括：

当颤振激励使能信号为“FALSE”时，作动器控制器禁止颤振激励信号叠加到伺服控制回路指令中，并且将颤振激励信号置为0；所述颤振综合指令信号为作动器颤振综合后的指令信号。

6.根据权利要求5所述的伺服颤振试验系统，其特征在于，

所述主飞控系统(1)，还用于将主飞控系统(1)的状态信号发送给颤振测试处理设备(4)；

所述颤振激励设备(3)，还用于将颤振激励设备(3)的状态信号发送给颤振测试处理设备(4)，使得颤振测试处理设备(4)根据所述状态信号判断主飞控系统(1)和颤振激励设备(3)的工作状态。

7.一种伺服颤振试验中飞控系统安全性保护方法，其特征在于，采用如权利要求1～6中任一项所述的伺服颤振试验系统执行所述飞控系统安全性保护方法，所述安全性保护方法包括：

主飞控系统接收颤振激励设备发送的颤振激励信号；

主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理。

8.根据权利要求7所述的伺服颤振试验中飞控系统安全性保护方法，其特征在于，所述主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，包括：

当颤振激励使能信号为“TRUE”时，作动器控制器将颤振激励信号叠加到对应的伺服控制回路指令中，并禁止伺服模型监控器和电液伺服阀位置模型监控器；所述颤振综合指令信号为作动器颤振叠加后的指令信号。

9.根据权利要求7所述的伺服颤振试验中飞控系统安全性保护方法，其特征在于，所述主飞控系统依据安全策略对颤振激励信号进行叠加处理，还包括：

当颤振激励使能信号为“FALSE”时，作动器控制器禁止颤振激励信号叠加到伺服控制回路指令中，并且将颤振激励信号置为0；所述颤振综合指令信号为作动器颤振综合后的指令信号。

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