CN112198860A - 一种电动舵机监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无人机舵面驱动领域,具体为一种电动舵机监控方法。舵面驱动系统故障监控分为两类,舵机回路监控及舵控器监控。舵控器故障监控包括DSP故障监控、看门狗、RS485监控、一次电源故障及二次电源故障监控。舵机回路监控包括RVDT和值监控、HALL故障监控、停转监控、模型监控及电流监控。舵面驱动系统是飞机操纵系统的驱动子系统,是飞行控制系统的重要组成部分。本发明无人机舵面驱动系统适用于分布式飞控系统,具有重量轻、结构简单、体积小、可靠性高等特点。
Description
技术领域
本发明属于无人机舵面驱动领域,具体为一种电动舵机监控方法。
背景技术
舵面驱动系统是飞机操纵系统的驱动子系统,是飞行控制系统的重要组成部分。无人机现有技术的监控方法中,不能及时有效的对电动舵机进行全面监控,实现对舵面的控制。
发明内容
本发明将无人机舵面驱动系统故障监控分为两类,舵机回路监控及舵控器监控。舵控器故障监控包括DSP故障监控、看门狗、RS485监控、一次电源故障及二次电源故障监控。舵机回路监控包括RVDT和值监控、HALL故障监控、停转监控、模型监控及电流监控。
技术方案:
一种电动舵机监控方法,舵控器故障监控包括DSP故障监控、看门狗、RS485监控、一次电源故障及二次电源故障监控;具体为:
1)DSP故障
DSP故障监控检测DSP运算、RAM测试结果、定时器测试结果是否正确,仅在PUBIT时进行监控,若发生故障则切除舵机控制。
2)看门狗
本通道看门狗16ms不喂狗会复位DSP,仅PUBIT检测,若发生故障则切除舵机控制。
3)RS485监控
该监控器初始化为故障状态,当舵控器连续成功接收到RS485总线三拍数据,则启动监控,启动监控后,若连续三拍无接收数据或接收数据未通过校验时报故,切除舵面控制。
4)一次电源故障
监控外部提供的28V电源供电是否正常;若监控出一次电源故障,不进入通道故障逻辑进行舵面切除,仅通过通信总线上报故障信息,告警;当检测到一次电源连续50ms正常,则恢复舵机控制,并清除故障字。
5)二次电源故障
监控舵控器二次电源采样值是否超出门限,包括+15V,门限±1.6V、15V,门限±1.6V、+5V门限,±1V、7V有效值,门限5.8V-7.8V,若超过门限60ms则判故;监控出二次电源故障,对于内外方向舵舵机而言,若存在其余方向舵舵机有效,则不可恢复故障;若不存在其余方向舵舵控器有效,则飞管计算机通过RS422总线发送伺服电子复位信号,尝试恢复舵机控制。左右副翼、左右襟副翼同理。
所述d步骤中正常电源为18-32V。
RS485故障监控恢复后,舵机控制器对该故障不锁存。
还包括,舵机回路监控,所述舵机回路监控包括RVDT和值监控、HALL故障监控、停转监控、模型监控及电流监控,具体为:
1)RVDT监控
传感器的和值监控为作动筒RVDT和值监控,其算法为计算实际传感器和值与理论和值之间的误差,若该误差连续20ms超时间门限,则和值监控报故,切除相应舵机。
2)HALL监控
采集电机三相各自电压,当HALL状态为“低低低”或“高高高”时,若保持该状态超过20ms则HALL监控报故,切除相应舵机。
停转故障
3)当占空比大于90%时,若舵机速度小于舵机速度门限,若该状态达到400ms则认为出现停转故障。
4)模型故障
舵控器数字控制单元会根据指令计算出模型位置,若舵机当前位置与模型计算位置结果超过位置误差门限达到3s,则模型监控报故。当监控出该故障时,对于单余度或双余度舵机最后一个有效通道舵机而言,只报故不切除舵机;其余情况则切除舵机。
5)电流故障
当检测到电机电流超过门限达到3s,则电流监控报故,切除相应舵机。
舵机回路监控中,4)步骤中门限具体为:位置误差超过15°。
舵机回路监控,所述3)步骤中舵机速度门限具体为5°/s。
舵机回路监控,当监控出1)-5)以上故障时,对于双余度舵机而言,由主通道切换到备通道工作。
RVDT监控依据传感器固有特性高端-中抽,低端-中抽的电压量之和为7V。
技术效果:
针对双余度工作方式,根据不同电动舵机对于飞行控制重要性的不同,本发明无人机舵面驱动系统分别设计了相应的余度配置,在重量要求有限、空间有限的情况下,尽可能提高飞机飞行控制可靠性,实现对舵面的控制,适用于分布式飞控系统,具有重量轻、结构简单、体积小、可靠性高等特点。
附图说明
图1为本发明电动舵机监控方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明,其中未详尽部分为常规技术。
本发明电动舵机监控方法,所涉及的舵控器故障监控包括DSP故障监控、看门狗、RS485监控、一次电源故障及二次电源故障监控(如图1所示),具体如下:
1):DSP故障
DSP故障监控检测DSP运算、RAM测试结果、定时器测试结果是否正确,仅在PUBIT时进行监控,若发生故障则切除舵机控制。
2)看门狗
本通道看门狗16ms不喂狗会复位DSP,仅PUBIT检测,若发生故障则切除舵机控制。
3)RS485监控
该监控器初始化为故障状态,当舵控器连续成功接收到RS485总线三拍数据,则启动监控。启动监控后,若连续三拍无接收数据或接收数据未通过校验时报故,切除舵面控制。
4)一次电源故障
监控外部提供的28V电源供电是否正常。若监控出一次电源故障,不进入通道故障逻辑进行舵面切除,仅通过通信总线上报故障信息,告警。当检测到一次电源连续50ms正常(大于18V且小于32V)则恢复舵机控制,并清除故障字。
5)二次电源故障
监控舵控器二次电源采样值是否超出门限,包括+15V(门限±1.6V)、15V(门限±1.6V)、+5V门限(±1V)、7V有效值(门限5.8V-7.8V),若超过门限60ms则判故。监控出二次电源故障,对于内外方向舵舵机而言,若存在其余方向舵舵机有效,则不可恢复故障;若不存在其余方向舵舵控器有效,则飞管计算机通过RS422总线发送伺服电子复位信号,尝试恢复舵机控制。左右副翼、左右襟副翼同理。
所述4)步骤中电源为18-32V,如果当外部电源过小时(小于18V),外部电源不够驱动舵机运动,当外部电源过大(大于32V)可能造成外部电源击穿舵控器,导致故障蔓延产生不利影响。
RS485故障监控恢复后,舵机控制器对该故障不锁存,可以自动恢复,防止由于通信收到干扰导致被误切除。
还包括,舵机回路监控,所述舵机回路监控包括RVDT和值监控、HALL故障监控、停转监控、模型监控及电流监控,具体为:
1)RVDT监控
传感器的和值监控为作动筒RVDT和值监控,其算法为计算实际传感器和值与理论和值之间的误差,若该误差连续20ms超时间门限,则和值监控报故,切除相应舵机。
2)HALL监控
采集电机三相各自电压,当HALL状态为“低低低”或“高高高”时,若保持该状态超过20ms则HALL监控报故,切除相应舵机。
停转故障
3)当占空比大于90%时,若舵机速度小于舵机速度门限(5°/s),若该状态达到400ms则认为出现停转故障。
4)模型故障
舵控器数字控制单元会根据指令计算出模型位置,若舵机当前位置与模型计算位置结果超过位置误差门限达到3s,则模型监控报故。当监控出该故障时,对于单余度或双余度舵机最后一个有效通道舵机而言,只报故不切除舵机;其余情况则切除舵机。
5)电流故障
当检测到电机电流超过门限达到3s,则电流监控报故,切除相应舵机。
舵机回路,4)步骤中门限具体为:位置误差超过15°,位置误差门限选取过程中应考虑到采集误差,若设计门限太小则容易导致虚警,若太大则监控无意义。
舵机回路,所述3)步骤中舵机速度门限具体为5°/s,该监控门限选取考虑到舵机故障后产生的瞬态对飞机的影响是可控的。
舵机回路,当监控出以上故障时,对于双余度舵机而言,由主通道切换到备通道工作。
RVDT监控依据传感器固有特性高端-中抽,低端-中抽的电压量之和为7V。对传感器工作是否正常的合理性判断,若不是7V的话,说明传感器工作不正常。
综上所述,本发明电动舵机监控方法通过对舵机回路监控及舵控器监控的设计,能够实现及时有效的对电动舵机进行全面监控,实现对舵面的控制,且整个无人机舵面驱动系统适用于分布式飞控系统,具有重量轻、结构简单、体积小、可靠性高等特点。
Claims (8)
1.一种电动舵机监控方法,其特征在于,舵控器故障监控包括DSP故障监控、看门狗、RS485监控、一次电源故障及二次电源故障监控;具体为:
1)DSP故障
DSP故障监控检测DSP运算、RAM测试结果、定时器测试结果是否正确,仅在PUBIT时进行监控,若发生故障则切除舵机控制;
2)看门狗
本通道看门狗16ms不喂狗会复位DSP,仅PUBIT检测,若发生故障则切除舵机控制;
3)RS485监控
该监控器初始化为故障状态,当舵控器连续成功接收到RS485总线三拍数据,则启动监控,启动监控后,若连续三拍无接收数据或接收数据未通过校验时报故,切除舵面控制;
4)一次电源故障
监控外部提供的28V电源供电是否正常;若监控出一次电源故障,不进入通道故障逻辑进行舵面切除,仅通过通信总线上报故障信息,告警;当检测到一次电源连续50ms正常,则恢复舵机控制,并清除故障字;
5)二次电源故障
监控舵控器二次电源采样值是否超出门限,包括+15V,门限±1.6V、15V,门限±1.6V、+5V门限,±1V、7V有效值,门限5.8V-7.8V,若超过门限60ms则判故;监控出二次电源故障,对于内外方向舵舵机而言,若存在其余方向舵舵机有效,则不可恢复故障;若不存在其余方向舵舵控器有效,则飞管计算机通过RS422总线发送伺服电子复位信号,尝试恢复舵机控制;左右副翼、左右襟副翼同理。
2.根据权利要求1所述的一种电动舵机监控方法,其特征在于,所述4)步骤中正常电源为18-32V。
3.根据权利要求1所述的一种电动舵机监控方法,其特征在于,RS485故障监控恢复后,舵机控制器对该故障不锁存。
4.根据权利要求1所述的一种电动舵机监控方法,其特征在于,还包括舵机回路监控,所述舵机回路监控包括RVDT和值监控、HALL故障监控、停转监控、模型监控及电流监控,具体为:
1)RVDT监控
传感器的和值监控为作动筒RVDT和值监控,其算法为计算实际传感器和值与理论和值之间的误差,若该误差连续20ms超时间门限,则和值监控报故,切除相应舵机;
2)HALL监控
采集电机三相各自电压,当HALL状态为“低低低”或“高高高”时,若保持该状态超过20ms则HALL监控报故,切除相应舵机;
停转故障
3)当占空比大于90%时,若舵机速度小于舵机速度门限,若该状态达到400ms则认为出现停转故障;
4)模型故障
舵控器数字控制单元会根据指令计算出模型位置,若舵机当前位置与模型计算位置结果超过位置误差门限达到3s,则模型监控报故;当监控出该故障时,对于单余度或双余度舵机最后一个有效通道舵机而言,只报故不切除舵机;其余情况则切除舵机;
5)电流故障
当检测到电机电流超过门限达到3s,则电流监控报故,切除相应舵机。
5.根据权利要求4所述的一种电动舵机监控方法,其特征在于,舵机回路监控中,4)步骤中门限具体为:位置误差超过15°。
6.根据权利要求4所述的一种电动舵机监控方法,其特征在于,舵机回路监控,所述3)步骤中舵机速度门限具体为5°/s。
7.根据权利要求4所述的一种电动舵机监控方法,其特征在于,舵机回路监控,当监控出1)-5)以上故障时,对于双余度舵机而言,由主通道切换到备通道工作。
8.根据权利要求4所述的一种电动舵机监控方法,其特征在于,RVDT监控依据传感器高端-中抽,低端-中抽的电压量之和为7V。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210108 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |