CN115453853A - 无人机飞管系统舵机故障排查系统 - Google Patents

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江传楠
李文龙
李喆
周航
李云溪
王丹
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    • 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

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Abstract

本发明提出一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，属于新型无人机技术领域。该系统将控制器连接至飞控计算机与舵机之间，所述控制器包括并联设置的主控制模块和备控制模块，以及与主控制模块相连的主驱动模块和与备控制模块相连的备驱动模块；主驱动模块和备驱动模块均与舵机相连，为舵机提供驱动电信号。本发明采用拥有主/备份通道的控制器，出现故障时能够及时检测并自动切换到没有故障的链路上以保证调试工作的正常进行；本发明设有电流检测模块以及转子位置检测模块和角度检测模块，实时监测舵面控制系统各个环节的工作状态，对系统状态实现全面监控；本发明设定故障定位方法实现故障定位，实现自动化，极大提高工作效率。

Description

无人机飞管系统舵机故障排查系统
技术领域
本发明属于新型无人机技术领域，涉及一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，对舰载无人机的飞管系统内舵机进行故障排查，实现综合故障查询以及快速排故。
背景技术
鉴于舰载无人机的特殊性，目前研究制造调试过程中，普遍对无人机的安全性和可靠性要比路基军用无人机要求更高。无人机的舵面控制系统是无人机重要的执行机构，控制无人机的飞行姿态，是关系着无人机飞行安全性和可靠性的重要系统。
舰载无人机按目前有人机的故障诊断方式，在飞机调试阶段，每次只能实现针对某单点故障进行诊断，只有在将此单点故障处理后才能继续检查，这就导致飞机缺少全面的故障诊断，并不能完全发挥多余度设计的优点，调试排故效率低。同时舰载无人机的三余度设计较传统有人机的四余度设计，少了一个备份通道，在这个基础上，如果在调试阶段不能实时监测舵面控制系统各个环节是否出现故障，将极大影响飞机的调试效率。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，解决舰载无人机调试效率低下问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，主要是将控制器连接至飞控计算机与舵机之间，所述控制器包括并联设置的主控制模块和备控制模块，以及与主控制模块相连的主驱动模块和与备控制模块相连的备驱动模块；主驱动模块和备驱动模块均与舵机相连，为舵机提供驱动电信号。
所述主控制模块由主数字信号处理器和主复杂可编程逻辑器组成，主数字信号处理器接收飞控计算机的总线信号(余度信号电压值)，通过余度管理模块将余度信号电压值通过PID运算得到的电机PWM控制信号、方向信号送入主复杂可编程逻辑器进行逻辑运算；主复杂可编程逻辑器实现三相桥控制信号输出、霍尔采集、故障信号反馈给主数字信号处理器等处理功能。
所述主驱动模块包括依次连接的主隔离电路、主驱动电路和主逆变电路；其中，主隔离电路接收来自主控制模块处理完成的三相桥控制信号，进行隔离防护，增强电路安全性，将符合预设参数要求的三相桥控制信号传输至主驱动电路，驱动整条电路工作，并输出高电压至主逆变电路；主逆变电路将高电压信号逆向变化，改变为可驱动舵机主电机定子工作以及可以被主电流传感器检测的电流信号；主电流传感器再将电流信号反馈至主数字信号处理器。
所述备控制模块由备数字信号处理器和备复杂可编程逻辑器组成，备驱动模块包括依次连接的备隔离电路、备驱动电路和备逆变电路；备控制模块与备驱动模块二者的组成及工作原理均与主通道(主控制模块及主驱动模块)完全一致，能够实现完全互换。
所述舵机内部设有主电机定子、电机转子、备电机定子、减速器和舵机输出轴；其中，主、备电机定子配合电机转子形成电机运动，随后通过减速器将电机转子的运动速度控制在舵机输出轴可控范围内，最终传递至舵机输出轴运动，带动实际的飞机舵面偏转。
所述舵机上连接有主转子位置检测模块、备转子位置检测模块、主角度检测模块和备角度检测模块。其中，主转子位置检测模块和备转子位置检测模块均采用霍尔传感器；主转子位置检测模块和备转子位置检测模块分别与舵机的主电机定子和备电机定子相连，用于监测转子位置，根据转子的实际位置，实时生成转子位置信号并将信号反馈给主、备复杂可编程逻辑器。主角度检测模块和备角度检测模块均与舵机的输出轴相连，用于监测舵机的实际输出位置，并将位置信息实时反馈至主、备数字信号处理器。
在飞管系统自检测或对舵机进行调试检查的过程中，由于控制器能为舵机提供备份驱动指令，使舵机在有故障的情况下持续工作，完成检测工作，然后再统一进行排故工作，大幅度提高工作效率。
调试检查过程中，对于某单点故障的判定遵循如下故障定位方法：
Figure BDA0003885604400000031
其中，α为判定参数；UL为舵机实测电压幅值；UK为舵机额定电压幅值；rL为舵机实测电阻值；RK为舵机额定电阻值；XC为舵机总容抗；k依据舵机型号设定，范围为1～3。
本故障定位方法原则为系统测定此舵机单点的实测电压幅值以及实测电阻值，借助舵机此单点的理论参数(额定电压幅值、额定电阻值、舵机总容抗)计算α，数字信号处理器将计算结果与预先计算好的数值范围进行比对，从而判断出单点是否存在故障。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用拥有主/备份通道的控制器，在调试检查的某一个环节出现故障能够及时检测出来并自动切换到没有故障的链路上以保证调试工作的正常进行；在完成一次全面检查后，通过查看故障列表对故障进行全面分析，这样就不需要按原有的方法对单点故障排查，大幅度提高工作效率；
(2)本发明设有电流检测模块即电流传感器，对驱动模块中的电流进行实时监测，以及通过控制器对系统中故障出现概率较高的转子位置检测模块和角度检测模块进行了故障诊断，能够实时监测舵面控制系统各个环节的工作状态，对系统状态实现全面监控；
(3)本发明设定故障定位方法，依据日常手动故障排查的经验，针对舵机电压幅值、舵机电阻值以及总容抗，建立故障定位模型，供系统自主判定故障点，从而快速高效的实现故障定位，实现自动化，极大提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的故障排查系统的详细结构图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图进一步解释本发明的具体实施方式，但不用于限定本发明。
如图1-2所示的无人机飞管系统舵机故障排查系统，实施方式如下：
1、将故障排查系统与飞管系统舵机、飞控计算机连接，给故障排查系统及舵机、飞控计算机供电，舵机控制器通过电气接口接收飞控计算机主/备总线信号，经通信接口芯片、通讯管理芯片将控制信号送入主数字信号处理器和备数字信号处理器；主数字信号处理器通过余度管理模块将余度信号电压值通过PID运算后得到的电机PWM控制信号、方向信号送入主复杂可编程逻辑器进行逻辑运算；主复杂可编程逻辑器实现三相桥控制信号输出、霍尔采集、故障信号反馈给主数字信号处理器等处理功能。
2、启动备数字信号处理器，其除具备主数字信号处理器功能外，还具有监测主数字信号处理器运行状态的功能，当主数字信号处理器出现故障时，接管主数字信号处理器工作。备复杂可编程逻辑器除具备主复杂可编程逻辑器功能外，还具有监测主复杂可编程逻辑器运行状态的功能，备复杂可编程逻辑器在主复杂可编程逻辑器出现故障时接管主复杂可编程逻辑器工作。
3、需要对系统进行监控检测时，备数字信号处理器+备复杂可编程逻辑器实时对主数字信号处理器+主复杂可编程逻辑器运行状态进行监测并与主控制模块的电路实时通讯，包括监测系统时钟、控制信号接收情况、主控制循环执行情况、复杂可编程逻辑器运行状态等。当主控制模块的电路判断上述任一功能出现故障，备控制模块的电路立即接管主控制模块的电路功能，并将故障上报飞控计算机，供进行故障排查工作时使用。

Claims (6)

1.一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，其特征在于，该系统将控制器连接至飞控计算机与舵机之间，所述控制器包括并联设置的主控制模块和备控制模块，以及与主控制模块相连的主驱动模块和与备控制模块相连的备驱动模块；主驱动模块和备驱动模块均与舵机相连，为舵机提供驱动电信号；
所述主控制模块由主数字信号处理器和主复杂可编程逻辑器组成，主数字信号处理器接收飞控计算机的余度信号电压值，通过余度管理模块将余度信号电压值通过PID运算得到的电机PWM控制信号、方向信号送入主复杂可编程逻辑器进行逻辑运算；主复杂可编程逻辑器实现三相桥控制信号输出、霍尔采集、故障信号反馈给主数字信号处理器；
所述主驱动模块包括依次连接的主隔离电路、主驱动电路和主逆变电路；其中，主隔离电路接收来自主控制模块处理完成的三相桥控制信号，进行隔离防护，增强电路安全性，将符合预设参数要求的三相桥控制信号传输至主驱动电路，驱动整条电路工作，并输出高电压至主逆变电路；主逆变电路将高电压信号逆向变化，改变为能驱动舵机主电机定子工作以及可以被主电流传感器检测的电流信号；主电流传感器再将电流信号反馈至主数字信号处理器；
所述备控制模块和备驱动模块二者的组成及工作原理均与主通道完全一致，能够实现完全互换；
所述舵机上连接有主转子位置检测模块、备转子位置检测模块、主角度检测模块和备角度检测模块；其中，主转子位置检测模块和备转子位置检测模块分别与舵机的主电机定子和备电机定子相连，用于监测转子位置，根据转子的实际位置，实时生成转子位置信号并将信号反馈给主、备复杂可编程逻辑器；主角度检测模块和备角度检测模块均与舵机的输出轴相连，用于监测舵机的实际输出位置，并将位置信息实时反馈至主、备数字信号处理器。
2.根据权利要求1所述的一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，其特征在于，所述备控制模块由备数字信号处理器和备复杂可编程逻辑器组成，备驱动模块包括依次连接的备隔离电路、备驱动电路和备逆变电路。
3.根据权利要求1或2所述的一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，其特征在于，所述舵机内部设有主电机定子、电机转子、备电机定子、减速器和舵机输出轴；其中，主、备电机定子配合电机转子形成电机运动，随后通过减速器将电机转子的运动速度控制在舵机输出轴可控范围内，最终传递至舵机输出轴运动，带动实际的飞机舵面偏转。
4.根据权利要求1或2所述的一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，其特征在于，所述主转子位置检测模块和备转子位置检测模块均采用霍尔传感器。
5.根据权利要求3所述的一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，其特征在于，所述主转子位置检测模块和备转子位置检测模块均采用霍尔传感器。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种无人机飞管系统舵机故障排查系统，其特征在于，在调试检查过程中，对于单点故障的判定遵循如下故障定位方法：
Figure FDA0003885604390000021
其中，α为判定参数；UL为舵机实测电压幅值；UK为舵机额定电压幅值；rL为舵机实测电阻值；RK为舵机额定电阻值；XC为舵机总容抗；k依据舵机型号设定，范围为1～3；
所述故障定位方法的原则为系统测定舵机单点的实测电压幅值以及实测电阻值，借助舵机此单点的理论参数即额定电压幅值、额定电阻值、舵机总容抗计算α，数字信号处理器将计算结果与预先计算好的数值范围进行比对，从而判断出单点是否存在故障。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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