CN112141349A - 无人飞行器发动机的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人飞行器发动机的控制系统，包括主控系统，推进系统，舵系统，反馈系统，舵系统的舵片驱动传动机构包括由一个舵片驱动电机控制的控制连杆，两个所述的舵片连接在该控制连杆上，控制连杆带动该两个舵片转动。充分利用相对的两个舵片的对称性，采用一个舵片驱动电机通过本控制连杆控制两个舵片同时该控制连杆的活动信息直接通过传感器反馈到处理模块中，由此对舵片驱动电机进行控制、调整，这样即通过一个舵片驱动电机控制两个舵片的方式并且处理模块只需按曾经处理一个舵片的反馈信息即可完成对两个舵片的控制、调整，这样使得在信息处理中无需经过对两个舵片的反馈分别处理对应的舵片驱动电机。
Description
技术领域
本发明涉及无人飞行器的控制系统，尤其涉及一种无人飞行器发动机的控制系统。
背景技术
随着无人机发展，对发动机的控制提出了更高的要求。无人机启动发动机启动时可通过发射架发射、垂直发射、抛射发射等，其中在发射后，在飞行的转向中，位于发动机尾部的舵系统起到重要作用，舵系统主要由舵片驱动电机、舵片组成。目前，为了使每个舵片能进行稳定的控制，即让舵片能受到较为可靠且充足的转矩以对其进行转动，布置时会采用一个舵片驱动电机控制一个舵片。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制更为准确、控制更为方便的无人飞行器发动机的控制系统。
为了实现上述目的，本申请提供了无人飞行器发动机的控制系统，包括：
主控系统，所述主控系统包含处理模块、反馈信号接收模块和控制平台通信模块，所述处理模块根据反馈信号接收模块接收到的反馈信号和控制平台通信模块接收的控制信号生成飞行控制指令；
推进系统，所述推进系统包含涡喷推进单元，所述涡喷推进单元主要由发动机和相应的发动机控制电路所组成，所述发动机控制电路根据所述飞行控制指令中的相关指令控制对应发动机运行；
舵系统，所述舵系统包含舵机，所述舵机主要由舵片和相应的舵片驱动电机、舵片驱动传动机构和舵片驱动控制电路所组成，所述舵片驱动控制电路根据所述飞行控制指令中的相关指令控制对应一个舵片驱动电机运行并通过舵片驱动传动机构使对应舵片转动；
反馈系统，所述反馈系统包含用于获得生成所述飞行控制指令所需的飞行状况的传感器，所述传感器将获得的检测信号作为所述反馈信号发送至所述反馈信号接收模块并通过该反馈信号接收模块发送至处理模块进行处理；
所述舵片的旋转轴以垂直于无人飞行器发动机尾部中轴线的方式布置且任意相邻两个舵片旋转轴之间的夹角相等，舵片驱动传动机构包括由一个舵片驱动电机控制的控制连杆，两个所述的舵片连接在该控制连杆上，控制连杆带动该两个舵片转动；连接在控制连杆上的两个舵片相对于发动机轴心对称设置；所述传感器上设置有与控制连杆连接的联动件，用于接收该控制连杆运动时的运动信号。
通过采用本无人飞行器发动机的控制系统，充分利用相对的两个舵片的对称性，采用一个舵片驱动电机通过本控制连杆控制两个舵片同时该控制连杆的活动信息直接通过传感器反馈到处理模块中，由此对舵片驱动电机进行控制、调整，这样即通过一个舵片驱动电机控制两个舵片的方式并且处理模块只需按曾经处理一个舵片的反馈信息即可完成对两个舵片的控制、调整，这样使得在信息处理中无需经过对两个舵片的反馈分别处理对应的舵片驱动电机，做到以一控多，在无人飞行器的发动机这样的控制方式中，除了能更加方便、精准的控制以外，还减少了根据信息反馈的误差导致的控制误差。
进一步地是，所述控制连杆与舵片相对应的一端铰接有一弯折杆，该弯折杆主要由位于两端的端部杆和位于中部的用于连接端部杆的中部杆组成，所述两端的端部杆平行；所述传感器包含角位移传感器，所述联动件与弯折杆同步转动，所述角位移传感器用于接收联动件转动信号，所述的反馈信号包含该转动信号。
进一步地是，所述发动机上设置有位于该发动机的壳体上的固定支架，所述传感器设置于该固定支架上，所述控制连杆的一部分与角位移传感器传动连接，使角位移传感器与舵片通过该控制连杆联动。
进一步地是，所述固定支架上设置有与发动机尾部的喷管对应的舵片固定架，该舵片背离喷管的一侧有伸出舵片固定架的、与舵片联动的突出件，所述弯折杆的端部杆上开有与突出件适配的卡槽，用于突出件嵌入到卡槽后转动弯折杆以控制突出件带动舵片转动。
进一步地是，所述控制连杆对应舵片驱动电机控制的一端活动连接有一延伸杆，该延伸杆与所述传感器的联动件连接，使该延伸杆绕联动件转动时传感器接收到转动信号；所述延伸杆与端部杆平行设置，使延伸杆、控制连杆、端部杆和固定支架的一部分形成平行四连杆机构。
进一步地是，所述舵片固定架上设置有位于朝向发动机的喷管的隔热板，所述舵片设置于该隔热板上，所述突出件贯穿舵片固定架与该隔热板固定连接。
进一步地是，所述控制连杆对应舵片驱动电机控制的一端活动连接有一滑块，该滑块设置于舵片驱动电机控制的丝杆上，用于舵片驱动电机接收到主控系统发出的控制指令后，执行该控制指令以确定丝杆转动角度；所述滑块与控制连杆铰接。
进一步地是，所述固定支架主要由与舵片驱动电机连接的前部、与舵片连接的后部，该前部的后端与后部的前端之间通过一个固定在发动机上的套环对接。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为用于说明实施方式中的无人飞行器发动机的控制系统原理示意图；
图2为用于说明实施方式中的无人飞行器发动机的控制系统整体结构示意图；
图3为用于说明实施方式中的无人飞行器发动机的控制系统整体结构示意图；
图4为图3中的A处的局部示意图；
图5为图3中的B处的局部示意图；
图6为用于说明实施方式中的无人飞行器发动机的控制系统俯视局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
参照图1至图6，本实施方式采用双发动机的无人飞行器发动机的控制系统进行实施方式说明，本无人飞行器发动机的控制系统，包括主控系统100、推进系统200、舵系统300和反馈系统400。
所述主控系统100包含处理模块110、反馈信号接收模块120和控制平台通信模块130，所述处理模块110根据反馈信号接收模块120接收到的反馈信号和/或控制平台通信模块130接收的控制信号生成飞行控制指令。
处理模块110可以采用满足使用要求的各种市售控制器。所述控制平台通信模块130可以采用无线通信装置与反馈系统400进行无线通信。
推进系统200包含涡喷推进单元210，所述涡喷推进单元210主要由一个发动机212和相应的发动机控制电路211所组成，所述发动机控制电路211根据所述飞行控制指令中的相关指令控制对应一个发动机212运行。
所述舵系统300包含舵机310，所述舵机310主要由一个舵片314和相应的舵片驱动电机312、舵片驱动传动机构313和舵片驱动控制电路311所组成，所述舵片驱动控制电路311根据所述飞行控制指令中的相关指令控制对应一个舵片驱动电机312运行并通过舵片驱动传动机构313使对应一个舵片314转动。舵片314均固定在发动机212的喷管外侧，舵片314的活动绕其转动轴做旋转运动。
所述反馈系统400包含用于获得生成所述飞行控制指令所需的飞行状况的传感器，所述传感器将获得的测量信号作为所述反馈信号发送至所述反馈信号接收模块120并通过该反馈信号接收模块120发送至处理模块110进行处理；
上述的反馈系统400的传感器包含有角位移传感器410，除了角位移传感器410以外，该反馈系统400的传感器还可以包含磁阻传感器420、气压传感器430、空速传感器440、GPS传感器450、超声测距模块460、视觉传感器470中和惯性测量单元480的至少一种。
所述舵片314的旋转轴以垂直于无人飞行器发动机212尾部中轴线的方式布置且任意相邻两个舵片314的旋转轴之间的夹角相等，舵片驱动传动机构313包括由一个舵片驱动电机312控制的控制连杆3131，两个所述的舵片314连接在该控制连杆3131上，控制连杆3131带动该两个舵片314转动；连接在控制连杆3131上的两个舵片314相对于发动机212轴心对称设置；所述传感器上设置有与控制连杆3131连接的联动件401，用于接收该控制连杆3131运动时的运动信号。
采用一个舵片驱动电机312控制两个舵片314的方式并且处理模块只需按曾经处理一个舵片314的反馈信息即可完成对两个舵片314的控制、调整，这样使得在信息处理中无需经过对两个舵片314的反馈分别处理对应的舵片驱动电机312，做到以一控多，在无人飞行器的发动机212这样的控制方式中，除了能更加方便、精准的控制以外，还减少了根据信息反馈的误差导致的控制误差。
控制连杆3131与舵片314相对应的一端铰接有一弯折杆3132，该弯折杆3132主要由位于两端的端部杆3132a和位于中部的用于连接端部杆3132a的中部杆3132b组成，所述两端的端部杆3132a平行；所述联动件401与弯折杆3132同步转动，用于传感器接收到联动件401转动信号，所述的反馈信号包含该转动信号。采用这样的机械传动的方式，以保障在无人机这样的飞行器的传感器的信号感应具有较高的可靠性。这里的弯折杆3132优选的可以是一体成型，即直杆经过两次弯折形成，在该弯折杆3132的端部杆3132a上可以设置用于销轴或螺栓通过的孔，该孔的位置设置于端部杆3132a靠近中部杆3132b处。本弯折杆3132优选的采用截面为方形或矩形的实心杆。
所述发动机212上设置有位于该发动机212的壳体上的固定支架3133，所述传感器设置于该固定支架3133上，所述控制连杆3131的一部分与角位移传感器410传动连接，使角位移传感器410与舵片314通过该控制连杆3131联动。在发动机212的壳体外设置固定支架3133，一方面是避免舵系统300和反馈系统400直接设在高温的发动机212上，另一方面起到舵系统300的基座作用，对舵系统300的整体进行安装定位。
固定支架3133上设置有与发动机212尾部的喷管2121对应的舵片固定架3141，该舵片314背离喷管2121的一侧有伸出舵片固定架3141的、与舵片314联动的突出件3142，所述弯折杆3132的端部杆3132a上开有与突出件3142适配的卡槽3132c，用于突出件3142嵌入到卡槽3132c后转动弯折杆3132以控制突出件3142带动舵片314转动。设计卡槽3132c与上述突出件3142的形式对接，不仅是为了方便弯折杆3132能较为容易的与舵片314上的突出件3142传动，也是为能较好的进行散热。
控制连杆3131对应舵片驱动电机312控制的一端活动连接有一延伸杆3134，该延伸杆3134与所述传感器的联动件401连接，使该延伸杆3134绕联动件401转动时传感器接收到转动信号；所述延伸杆3134与端部杆3132a平行设置，使延伸杆3134、控制连杆3131、端部杆3132a和固定支架3133的一部分形成平行四连杆机构，这样紧凑而灵活的发动机212上对舵系统进行布置。上述的延伸杆3134与联动件401的连接处可以设置一个条形槽，上述的联动件401为一个穿设在该条形槽内的扁平结构，该联动件401与设置在固定支架3133内或固定支架3133上的传感器连接。这里的固定支架3133可以是沿发动机212轴向方向延伸的长条形部件。
舵片固定架3141上设置有位于朝向发动机212的喷管2121的隔热板3143，所述舵片314设置于该隔热板3143上，所述突出件3142贯穿舵片固定架3141与该隔热板3143固定连接。在设置隔热板3143时，可以将该隔热板3143与突出件3142固定为一体结构，即导热路线：隔热板3143—突出件3142—弯折杆3132，这样形成一条导热路径或散热路径。
控制连杆3131对应舵片驱动电机312控制的一端活动连接有一滑块3135，该滑块3135设置于舵片驱动电机312控制的丝杆上，用于舵片驱动电机312接收到主控系统发出的控制指令后，执行该控制指令以确定丝杆转动角度；所述滑块3135与控制连杆3131铰接。即该滑块3135与丝杆螺纹配合，转动该丝杆以驱动该滑块3135沿该丝杆的轴线前后移动。
上述滑块3135的下端与控制连杆3131铰接后，驱动该滑块3135，以带动整个控制连杆3131运动。
所述固定支架3133主要由与舵片驱动电机312连接的前部3133a、与舵片314连接的后部3133b，该前部3133a的后端与后部3133b的前端之间通过一个固定在发动机212上的套环3136对接。这样设置一个套环3136不仅可以起到与其他发动机212进行装配、固定的作用，也起到了将上述的前部3133a和后部3133b进行分割、隔热的作用。后部3133b可与舵片固定架3141设置为一体结构。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.无人飞行器发动机的控制系统，其特征在于，包括：
主控系统，所述主控系统包含处理模块、反馈信号接收模块和控制平台通信模块，所述处理模块根据反馈信号接收模块接收到的反馈信号和控制平台通信模块接收的控制信号生成飞行控制指令；
推进系统，所述推进系统包含涡喷推进单元，所述涡喷推进单元主要由发动机和相应的发动机控制电路所组成，所述发动机控制电路根据所述飞行控制指令中的相关指令控制对应发动机运行；
舵系统，所述舵系统包含舵机，所述舵机主要由舵片和相应的舵片驱动电机、舵片驱动传动机构和舵片驱动控制电路所组成，所述舵片驱动控制电路根据所述飞行控制指令中的相关指令控制对应一个舵片驱动电机运行并通过舵片驱动传动机构使对应舵片转动；
反馈系统，所述反馈系统包含用于获得生成所述飞行控制指令所需的飞行状况的传感器，所述传感器将获得的检测信号作为所述反馈信号发送至所述反馈信号接收模块并通过该反馈信号接收模块发送至处理模块进行处理；
所述舵片的旋转轴以垂直于无人飞行器发动机尾部中轴线的方式布置且任意相邻两个舵片旋转轴之间的夹角相等，舵片驱动传动机构包括由一个舵片驱动电机控制的控制连杆，两个所述的舵片连接在该控制连杆上，控制连杆带动该两个舵片转动；连接在控制连杆上的两个舵片相对于发动机轴心对称设置；所述传感器上设置有与控制连杆连接的联动件，用于接收该控制连杆运动时的运动信号。
2.如权利要求1所述的无人飞行器发动机的控制系统，其特征在于，所述控制连杆与舵片相对应的一端铰接有一弯折杆，该弯折杆主要由位于两端的端部杆和位于中部的用于连接端部杆的中部杆组成，所述两端的端部杆平行；所述传感器包含角位移传感器，所述联动件与弯折杆同步转动，所述角位移传感器用于接收联动件转动信号，所述的反馈信号包含该转动信号。
3.如权利要求2所述的无人飞行器发动机的控制系统，其特征在于，所述发动机上设置有位于该发动机的壳体上的固定支架，所述传感器设置于该固定支架上，所述控制连杆的一部分与角位移传感器传动连接，使角位移传感器与舵片通过该控制连杆联动。
4.如权利要求3所述的无人飞行器发动机的控制系统，其特征在于，所述固定支架上设置有与发动机尾部的喷管对应的舵片固定架，该舵片背离喷管的一侧有伸出舵片固定架的、与舵片联动的突出件，所述弯折杆的端部杆上开有与突出件适配的卡槽，用于突出件嵌入到卡槽后转动弯折杆以控制突出件带动舵片转动。
5.如权利要求4所述的无人飞行器发动机的控制系统，其特征在于，所述控制连杆对应舵片驱动电机控制的一端活动连接有一延伸杆，该延伸杆与所述传感器的联动件连接，使该延伸杆绕联动件转动时传感器接收到转动信号；所述延伸杆与端部杆平行设置，使延伸杆、控制连杆、端部杆和固定支架的一部分形成平行四连杆机构。
6.如权利要求4所述的无人飞行器发动机的控制系统，其特征在于，所述舵片固定架上设置有位于朝向发动机的喷管的隔热板，所述舵片设置于该隔热板上，所述突出件贯穿舵片固定架与该隔热板固定连接。
7.如权利要求3所述的无人飞行器发动机的控制系统，其特征在于，所述控制连杆对应舵片驱动电机控制的一端活动连接有一滑块，该滑块设置于舵片驱动电机控制的丝杆上，用于舵片驱动电机接收到主控系统发出的控制指令后，执行该控制指令以确定丝杆转动角度；所述滑块与控制连杆铰接。
8.如权利要求3所述的无人飞行器发动机的控制系统，其特征在于，所述固定支架主要由与舵片驱动电机连接的前部、与舵片连接的后部，该前部的后端与后部的前端之间通过一个固定在发动机上的套环对接。
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