CN112230537A - 一种无人机机电一体化控制系统 - Google Patents

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王国法
刘搏
尹超华
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

Abstract

本发明属于空电气控制技术领域，公开了一种无人机机电一体化控制系统，包括：多功能管理计算机、多个机上负载、记录器、上位机、工作电源、离散信号输入输出模块、模拟量输入模块、多个被控设备；离散信号输入输出模块上设置有多个离散信号输入端和多个离散信号输出端；通过控制运算与负载自动管理相结合技术，实现系统电气的逻辑控制与自动配电，并能通过远程控制相关系统的运行。

Description

一种无人机机电一体化控制系统
技术领域
本发明属于空电气控制技术领域，尤其涉及一种无人机机电一体化控制系统。
背景技术
对于目前直升机上发动机、燃油、液压等系统的控制，常规设计是采用常规配电模式，使用熔断器、断路器、继电器、开关等器件组合实现逻辑控制。此种设计缺点：器件多、控制分散、重量大、可靠性低，拓展能力差、不易更改等缺点。
发明内容
针对以上背景技术中的缺点，本发明技术方案通过控制运算与负载自动管理相结合技术，实现系统电气的逻辑控制与自动配电，并能通过远程控制相关系统的运行。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种无人机机电一体化控制系统，所述系统包括：多功能管理计算机、多个机上负载、记录器、上位机、工作电源、离散信号输入输出模块、模拟量输入模块、多个被控设备；离散信号输入输出模块上设置有多个离散信号输入端和多个离散信号输出端；
其中，多功能管理计算机与记录器通过数据总线双向通讯连接；
多功能管理计算机与上位机通过两种类型的总线双向通讯连接；
工作电源作为多功能管理计算机的工作电源和多个机上负载的配电电源；
多功能管理计算机的配电端与多个机上负载的受电端连接；
多个被控设备和多功能管理计算机通过数据总线连接；
离散信号输入端与多功能管理计算机的控制端连接；
离散信号输出端与多功能管理计算机的离散量采集端连接；
模拟量输入模块与多功能管理计算机的模拟量采集端连接。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)所述多功能管理计算机包含：电源转换模块、处理器模块、通讯模块、离散量采集与输出模块、模拟量采集模块、负载管理模块；
电源转换模块与工作电源连接，处理器模块与上位机、多个被控设备连接；
通讯模块与两种类型的总线连接，离散量采集与输出模块与离散信号输入输出模块连接，模拟量采集模块与模拟量输入模块连接，负载管理模块与多个机上负载连接。
(2)电源转换模块，包含两个独立的电源子模块；
电源转换模块，用于为多功能管理计算机提供工作电源。
(3)处理器模块，包含两个独立的处理器子模块；
处理器模块，用于接收上位机的控制指令，所述控制指令包含：负载控制指令、被控设备的工作状态控制指令；
负载控制指令用于指示负载管理模块执行负载控制；
被控设备的工作状态控制指令通过离散量采集与输出模块或者数据总线发送给相关被控设备。
(4)处理器模块，还用于根据负载的用电剖面对负载进行用电管理。
(5)处理器模块，还用于将采集到的多个被控设备、多个机上负载的工作状态参数，并发送给记录器。
(6)通讯模块为非相似双总线实现。
(7)负载管理模块，用于多个机上负载的配电分配，采集多个机上负载的配电状态，以及多个机上负载的配电保护。
(8)负载管理模块，还用于接收上位机发送的应急控制命令，应急控制命令用来保证关键机上负载的供电。
本发明机电一体控制是通过一台多功能管理计算机，实现系统电气的机电一体控制。在正常状态下，该计算机从上位机接收控制指令与系统状态反馈，运行系统控制程序，然后输出离散控制与配电控制。最后控制结果与配电结果反馈传送给上位机，同时计算机还具有负载自动配电管理功能；应急状态下，可通过应急操控对负载控制，大大提高了系统安全性。
附图说明
图1为本发明提供的一种无人机机电一体化控制系统的结构示意图一；
图2为本发明提供的一种无人机机电一体化控制系统的结构示意图二。
具体实施方式
本发明机电一体控制是通过一台多功能管理计算机，实现系统电气的机电一体控制。在正常状态下，该计算机从上位机接收控制指令与系统状态反馈，运行系统控制程序，然后输出离散控制与配电控制。最后控制结果与配电结果反馈传送给上位机，同时计算机还具有负载自动配电管理功能；应急状态下，可通过应急操控对负载控制，大大提高了系统安全性。系统功能原理框图见附图1和图2。
多功能管理计算机内部组成：电源转换模块、处理器模块、通讯模块、离散量采集与输出模块、模拟量采集模块、负载管理模块组成。
(a)电源转换模块
电源转换模块为产品工作电源，采用双余度电源设计，任意一个模块故障或掉电不影响产品功能。
(b)处理器模块
处理器模块提供计算、通讯和控制能力，接收控制指令，计算运行后将结果通过内部通讯模块发送给通道控制模块，从而达到负载控制功能；接收经输入量采集模块调理之后的机上输入信号，计算后将控制指令传输给离散量采集与输出驱动模块，并将相关通讯数据传输给飞控计算机。模块采用双余度设计，分为处理器模块A和处理器模块B，其中一路为主控制模块处于工作状态，另外一路处于备用状态只接收数据；当系统检测到主控制模块故障时，备用处理模块接收控制权，对产品进行控制。
(c)通讯模块
通讯模块主要实现与外设的通讯和控制功能，采用RS422与GJB289A双总线设计。内部通过CAN总线实现对SSPC通道输出驱动和状态监控。
(d)离散量采集与输出模块
该模块主要实现对采集的地/开数字信号进行调理，供处理器模块使用，同时将处理机输出的离散量转换为相关的离散数字信号输出给被控设备；
(e)模拟量采集模块
该模块主要实现对模拟量采集并进行AD转换，供处理器模块使用。
(f)负载管理模块
该模块集成SSPC通道控制的主功率回路、信号采集与MOSFET驱动电路、通讯及控制电路和DC/DC电路组成。每个SSPC通道具有CAN总线接口，传输负载状态信息。功率通道具备过载保护能力、短路保护能力以及保护可编程能力。
本发明技术方案通过控制三余度设计，保证控制与配电安全，采用双总线加应急操控设计。应急操控采用用编码控制设计。计算机与负载管理相结合的控制技术，首先是通过直接控制SSPC通道，避免常规短路与逻辑分开设计的缺点，减少了控制环节。而MOSFET驱动电路无触点通断控制，都大大提高了系统控制可靠性。机载系统实现软件控制，取消了常规机载系统控制的开关板、断路器盒、继电器盒相关控制硬件，采用计算机与自动配电相结合的控制技术，实现系统逻辑与配电的控制。应急操控编码控制，通过离散编码功能设计，大大降低对硬件接口的需求，提高了扩展性。

Claims (9)

1.一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，所述系统包括：多功能管理计算机、多个机上负载、记录器、上位机、工作电源、离散信号输入输出模块、模拟量输入模块、多个被控设备；离散信号输入输出模块上设置有多个离散信号输入端和多个离散信号输出端；
其中，多功能管理计算机与记录器通过数据总线双向通讯连接；
多功能管理计算机与上位机通过两种类型的总线双向通讯连接；
工作电源作为多功能管理计算机的工作电源和多个机上负载的配电电源；
多功能管理计算机的配电端与多个机上负载的受电端连接；
多个被控设备和多功能管理计算机通过数据总线连接；
离散信号输入端与多功能管理计算机的控制端连接；
离散信号输出端与多功能管理计算机的离散量采集端连接；
模拟量输入模块与多功能管理计算机的模拟量采集端连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，所述多功能管理计算机包含：电源转换模块、处理器模块、通讯模块、离散量采集与输出模块、模拟量采集模块、负载管理模块；
电源转换模块与工作电源连接，处理器模块与上位机、多个被控设备连接；
通讯模块与两种类型的总线连接，离散量采集与输出模块与离散信号输入输出模块连接，模拟量采集模块与模拟量输入模块连接，负载管理模块与多个机上负载连接。
3.根据权利要求2所述的一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，
电源转换模块，包含两个独立的电源子模块；
电源转换模块，用于为多功能管理计算机提供工作电源。
4.根据权利要求2所述的一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，
处理器模块，包含两个独立的处理器子模块；
处理器模块，用于接收上位机的控制指令，所述控制指令包含：负载控制指令、被控设备的工作状态控制指令；
负载控制指令用于指示负载管理模块执行负载控制；
被控设备的工作状态控制指令通过离散量采集与输出模块或者数据总线发送给相关被控设备。
5.根据权利要求2所述的一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，
处理器模块，还用于根据负载的用电剖面对负载进行用电管理。
6.根据权利要求2所述的一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，
处理器模块，还用于将采集到的多个被控设备、多个机上负载的工作状态参数，并发送给记录器。
7.根据权利要求2所述的一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，
通讯模块为非相似双总线实现。
8.根据权利要求2所述的一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，负载管理模块，用于多个机上负载的配电分配，采集多个机上负载的配电状态，以及多个机上负载的配电保护。
9.根据权利要求2所述的一种无人机机电一体化控制系统，其特征在于，负载管理模块，还用于接收上位机发送的应急控制命令，应急控制命令用来保证关键机上负载的供电。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114326367A (zh) * 2021-12-06 2022-04-12 中国商用飞机有限责任公司 一种用于飞行器的电路保护装置管理系统

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006019036A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Ebara Corp 非常用燃料電池発電装置の管理方法
CN101797978A (zh) * 2009-12-23 2010-08-11 中国航空工业集团公司第六三一研究所 一种无人机刹车综合控制器
CN101916090A (zh) * 2010-07-14 2010-12-15 北京航空航天大学 一种无人机机载三余度电气负载管理中心
US20110187197A1 (en) * 2008-10-03 2011-08-04 Leaneco Aps Emergency power supply apparatus
CN103869781A (zh) * 2014-03-14 2014-06-18 北京航空航天大学 一种非相似三余度机载电气负载管理中心
CN204155146U (zh) * 2014-11-04 2015-02-11 四川海特高新技术股份有限公司 一种货仓加热控制器测试台
CN104590550A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 北京精密机电控制设备研究所 一种高可靠双冗余电动舵机控制装置
CN104683015A (zh) * 2015-03-09 2015-06-03 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种无人机地面站总线系统
CN105182944A (zh) * 2015-09-30 2015-12-23 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种无人机全数字固态配电管理系统及配电管理方法
CN106774367A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 歌尔股份有限公司 一种飞行器的冗余控制方法
CN206349590U (zh) * 2016-12-30 2017-07-21 北京盛成大唐科技有限公司 一种插座电路结构以及pdu电源插座
CN207098426U (zh) * 2017-06-23 2018-03-13 电卫士智能电器（北京）有限公司 智能配电箱管理装置和系统
CN109546700A (zh) * 2018-09-14 2019-03-29 威视纳股份有限公司 一种显示器推车及其供电系统和供电方法
CN109587020A (zh) * 2018-11-08 2019-04-05 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种带隔离的双余度机载雷达通信方法及装置
CN109683532A (zh) * 2019-01-08 2019-04-26 上海应用技术大学 一种舵机及多舵机控制器及无人机控制系统
CN209329769U (zh) * 2018-12-17 2019-08-30 中国移动通信集团广西有限公司 一种基站供电控制装置
US20200003145A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine and control device for internal combustion engine
US20200031454A1 (en) * 2018-07-30 2020-01-30 Honeywell International Inc. Redundant fly-by-wire systems with fault resiliency

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006019036A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Ebara Corp 非常用燃料電池発電装置の管理方法
US20110187197A1 (en) * 2008-10-03 2011-08-04 Leaneco Aps Emergency power supply apparatus
CN101797978A (zh) * 2009-12-23 2010-08-11 中国航空工业集团公司第六三一研究所 一种无人机刹车综合控制器
CN101916090A (zh) * 2010-07-14 2010-12-15 北京航空航天大学 一种无人机机载三余度电气负载管理中心
CN104590550A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 北京精密机电控制设备研究所 一种高可靠双冗余电动舵机控制装置
CN103869781A (zh) * 2014-03-14 2014-06-18 北京航空航天大学 一种非相似三余度机载电气负载管理中心
CN204155146U (zh) * 2014-11-04 2015-02-11 四川海特高新技术股份有限公司 一种货仓加热控制器测试台
CN104683015A (zh) * 2015-03-09 2015-06-03 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种无人机地面站总线系统
CN105182944A (zh) * 2015-09-30 2015-12-23 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种无人机全数字固态配电管理系统及配电管理方法
CN106774367A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 歌尔股份有限公司 一种飞行器的冗余控制方法
CN206349590U (zh) * 2016-12-30 2017-07-21 北京盛成大唐科技有限公司 一种插座电路结构以及pdu电源插座
CN207098426U (zh) * 2017-06-23 2018-03-13 电卫士智能电器（北京）有限公司 智能配电箱管理装置和系统
US20200003145A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine and control device for internal combustion engine
US20200031454A1 (en) * 2018-07-30 2020-01-30 Honeywell International Inc. Redundant fly-by-wire systems with fault resiliency
CN109546700A (zh) * 2018-09-14 2019-03-29 威视纳股份有限公司 一种显示器推车及其供电系统和供电方法
CN109587020A (zh) * 2018-11-08 2019-04-05 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种带隔离的双余度机载雷达通信方法及装置
CN209329769U (zh) * 2018-12-17 2019-08-30 中国移动通信集团广西有限公司 一种基站供电控制装置
CN109683532A (zh) * 2019-01-08 2019-04-26 上海应用技术大学 一种舵机及多舵机控制器及无人机控制系统

Non-Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴明星: "民用飞机供电系统设计", 《技术与市场》 *
吴明星: "民用飞机供电系统设计", 《技术与市场》, no. 11, 15 November 2015 (2015-11-15) *
吴腾飞;等: "三余度飞控系统余度管理算法设计与研究", 计算机测量与控制, no. 01 *
周小春;: "飞机电源系统的重要标准与系统优化", 民用飞机设计与研究, no. 04 *
濮思放: "飞机负载自动管理系统设计", 《计算机测量与控制》 *
濮思放: "飞机负载自动管理系统设计", 《计算机测量与控制》, no. 01, 25 January 2006 (2006-01-25) *
胡静等: "海警某型舰艇应急电站自动控制系统的设计", 轻工科技, no. 11 *
范君健等: "基于FPGA和ARM的飞行器控制系统设计", 《自动化与仪表》 *
范君健等: "基于FPGA和ARM的飞行器控制系统设计", 《自动化与仪表》, no. 01, 15 January 2018 (2018-01-15) *
谢勇: "不间断电源（UPS）在船上的应用", 船舶, no. 05 *
郑州;等: "船舶应急电源管理及维护方法", 航海技术, no. 04 *
高峰等: "特种车辆机电管理系统架构的研究", 《车辆与动力技术》 *
高峰等: "特种车辆机电管理系统架构的研究", 《车辆与动力技术》, no. 03, 15 September 2011 (2011-09-15) *
龚焱;: "关于铁路客车电气综合控制柜应急电源控制的探讨", 铁道车辆, no. 04 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114326367A (zh) * 2021-12-06 2022-04-12 中国商用飞机有限责任公司 一种用于飞行器的电路保护装置管理系统
CN114326367B (zh) * 2021-12-06 2024-04-02 中国商用飞机有限责任公司 一种用于飞行器的电路保护装置管理系统

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