CN117602064A - 一种分布式独立驱动襟翼控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式独立驱动襟翼控制系统及方法。包括襟翼操纵手柄、襟翼控制计算机、伺服驱动器、伺服电机；襟翼操纵手柄，用于输出手柄指令信号；襟翼控制计算机，用于对手柄指令信号进行解算；伺服驱动器，用于根据解算后的手柄指令信号对伺服电机进行矢量控制；伺服电机，用于驱动襟翼作动。本发明简化了系统结构，极大减小了系统重量，同时也避免了机械线系卡滞的风险。
Description
技术领域
本发明属于航空技术控制系统架构设计技术领域，涉及一种分布式独立驱动襟翼控制系统及方法。
背景技术
襟翼控制系统的主要作用为驱动襟翼收放,用于增大起飞、着陆时的升力，减小飞机着陆速度和冲击载荷,以及缩短起飞、着陆时的滑跑距离，飞机襟翼使用位置一般包括三个或三个以上。目前襟翼控制系统主要由两边独立式驱动和中央集中式共轴驱动两种。但均存在结构复杂，重量较大的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式独立驱动襟翼控制系统及方法。本发明简化了系统结构，极大减小了系统重量，同时也避免了机械线系卡滞的风险。
技术方案。一种分布式独立驱动襟翼控制系统，包括襟翼操纵手柄、襟翼控制计算机、伺服驱动器、伺服电机；
襟翼操纵手柄，用于输出手柄指令信号；
襟翼控制计算机，用于对手柄指令信号进行解算；
伺服驱动器，用于根据解算后的手柄指令信号对伺服电机进行矢量控制；
伺服电机，用于驱动襟翼作动。
前述的分布式独立驱动襟翼控制系统，还包括襟翼位置输出机构，用于采集襟翼位置信号并输出到襟翼控制计算机，襟翼控制计算机将襟翼位置信号与手柄指令信号比对，比对一致后向伺服驱动器发出制动信号，从而控制伺服电机停止转动。
前述的分布式独立驱动襟翼控制系统中，襟翼控制计算机为双通道设计，两通道同时工作，当其中一个通道发生故障时，另外一个通道正常工作。
前述的分布式独立驱动襟翼控制系统中，襟翼控制计算机的每个通道均配置两条控制线路，该两条控制线路具有完全相同的控制功能。
前述的分布式独立驱动襟翼控制系统中，对飞机的左、右襟翼采用电子齿轮技术保证左、右襟翼同步控制；所述的电子齿轮技术为：将左襟翼设置为主动轴，右襟翼设置为从动轴，使从动轴对主动轴进行跟随，进而实现左、右襟翼无差动，电子齿轮公式如下所示：
从动轴位置输入＝主动轴位置反馈×传动比+偏移量。
一种如前所述的分布式独立驱动襟翼控制系统的控制方法：
操纵襟翼操纵手柄产生手柄指令信号，襟翼控制计算机采集和解算手柄指令信号，并向伺服驱动器输出，伺服驱动器接收解算的手柄指令信号后对伺服电机进行矢量控制，分别经伺服电机驱动襟翼收上或放下。
前述的分布式独立驱动襟翼控制系统的控制方法中，襟翼控制计算机接收和处理襟翼位置输出机构输出的襟翼位置信号；当襟翼位置信号与手柄指令信号一致时，襟翼控制计算机向伺服驱动器发出制动信号，控制伺服电机停止转动，襟翼可靠地停止在襟翼操纵手柄控制的位置。
前述的分布式独立驱动襟翼控制系统的控制方法中，襟翼控制计算机将一个通道中两条控制线路的位置输出进行比较，当两者一致时，才给相应的伺服驱动器发送使能指令；只要两者输出不同，或任一个超过规定的门限值时，该通道故障，不再工作，再由另外一个正常的通道控制。
有益效果
本发明系统采用了分布式独立驱动的系统架构，进而省去了大量传动轴、万向节和角向齿轮传动机构，进而精简了系统结构，极大的减少了襟翼控制系统的重量(约30KG)，同时也避免了由于传动轴、万向节等机械产品的卡滞导致襟翼左右不对称故障或襟翼无法正常收放故障的产生。
本发明系统对左、右襟翼同步控制采用电子齿轮的控制策略，襟翼控制计算机控制左襟翼两个作动器上的伺服电机进行收放襟翼，并使右襟翼两个作动器上的伺服电机进行对称位置跟随。当襟翼计算机采集襟翼位置传感器发现襟翼不对称时，立即发送制动指令使舵面把持在当前位置。通过该结构，有效克服了分布式独立驱动襟翼控制系统因不对称而导致左右舵面同步控制较差的技术问题。
本发明将襟翼控制计算机设计为两通道，两个通道同时工作，当其中一个通道发生故障时，另外一个通道可正常工作。为了保证位置控制的准确性，以满足飞机的可靠性要求，每个通道配置了两条控制线路，具有完全相同的控制功能。两个线路的位置输出进行比较，当两者一致时，才给相应的伺服驱动器发送使能指令；只要两者输出不同，或任一个超过规定的门限值时，该通道故障，不再工作，由另外一个正常的通道控制，从而保证了襟翼收放的任务可靠性。
附图说明
图1为襟翼控制系统总成示意图；
图2为襟翼操纵系统电气原理图；
图3为电子齿轮控制示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明一种分布式独立驱动襟翼控制系统作详细说明：
实施例1。一种分布式独立驱动襟翼控制系统，参见图1-3所示，包括襟翼操纵手柄、襟翼控制计算机、伺服驱动器、伺服电机；
襟翼操纵手柄，用于输出手柄指令信号；
襟翼控制计算机，用于对手柄指令信号进行解算；
伺服驱动器，用于根据解算后的手柄指令信号对伺服电机进行矢量控制；
伺服电机，用于驱动襟翼作动。
前述的分布式独立驱动襟翼控制系统，还包括襟翼位置输出机构，用于采集襟翼位置信号并输出到襟翼控制计算机，襟翼控制计算机将襟翼位置信号与手柄指令信号比对，比对一致后向伺服驱动器发出制动信号，从而控制伺服电机停止转动。
前述的襟翼控制计算机为双通道设计，两通道同时工作，当其中一个通道发生故障时，另外一个通道正常工作。
前述的襟翼控制计算机的每个通道均配置两条控制线路，该两条控制线路具有完全相同的控制功能。
前述的对飞机的左、右襟翼采用电子齿轮技术保证左、右襟翼同步控制；所述的电子齿轮技术为：将左襟翼设置为主动轴，右襟翼设置为从动轴，使从动轴对主动轴进行跟随，进而实现左、右襟翼无差动，电子齿轮公式如下所示：
从动轴位置输入＝主动轴位置反馈×传动比+偏移量。
一种如前所述的分布式独立驱动襟翼控制系统的控制方法：
操纵襟翼操纵手柄产生手柄指令信号，襟翼控制计算机采集和解算手柄指令信号，并向伺服驱动器输出，伺服驱动器接收解算的手柄指令信号后对伺服电机进行矢量控制，分别经伺服电机驱动襟翼收上或放下。
前述的襟翼控制计算机接收和处理襟翼位置输出机构输出的襟翼位置信号；当襟翼位置信号与手柄指令信号一致时，襟翼控制计算机向伺服驱动器发出制动信号，控制伺服电机停止转动，襟翼可靠地停止在襟翼操纵手柄控制的位置。
前述的襟翼控制计算机将一个通道中两条控制线路的位置输出进行比较，当两者一致时，才给相应的伺服驱动器发送使能指令；只要两者输出不同，或任一个超过规定的门限值时，该通道故障，不再工作，再由另外一个正常的通道控制。
本发明分布式独立驱动襟翼控制系统工作原理具体情况如下：
襟翼操纵手柄中的传感器将手柄发出的机械指令信号转变为电指令信号送给襟翼控制计算机。左、右侧襟翼的襟翼位置输出机构中的位置传感器将两侧襟翼位置反馈信号转变为电信号送给襟翼控制计算机，襟翼操纵手柄除标明刻度外，还根据襟翼使用的几个固定位置，在相应位置设置机械卡槽或档块。
伺服电机采用三闭环控制策略，其中位置环闭合在襟翼控制计算机中：通过接收襟翼操纵手柄发出0°、15°、25°、35°四个位置的指令信号和采集左右侧襟翼位置输出机构的反馈信号，经实时采集、处理、运算和比较后、通过柔性加减速算法将位置指令解算为速度指令发送至伺服驱动器中；其中速度环和电流环闭合在伺服驱动器中，伺服驱动器收到速度指令后，将其解算为矢量电流控制伺服电机驱动襟翼运动。
左右襟翼同步控制采用电子齿轮的控制策略，襟翼控制计算机控制左襟翼两个作动器上的伺服电机进行收放襟翼，并使右襟翼两个作动器上的伺服电机进行对称位置跟随。当襟翼计算机采集襟翼位置传感器发现襟翼不对称时，立即发送制动指令使舵面把持在当前位置。
襟翼控制计算机正常工作时，将左、右襟翼位置信息和系统中各部件故障信息以总线信号形式输出至EICAS系统，显示两侧襟翼位置和故障信息。飞机起飞时襟翼应处于15°±2°位置，故当襟翼不在15°±2°位置时，送出起飞告警信号；当襟翼大于34°位置时，向近地告警系统输出襟翼着陆构型信号。襟翼系统出现故障时，输出系统故障告警信号。
襟翼控制系统采用余度设计，具备一次故障工作，二次故障安全的能力，当襟翼控制系统单通道故障时，还能有效的控制襟翼收放，当系统双通道故障时，系统故障告警灯点亮，此时驾驶员将工作模式由正常工作模式切换到备用工作模式，使用应急操纵开关通过传统的控制模式来实现襟翼的收放。
本发明设计的分布式独立驱动襟翼控制系统适用于中小型运输飞机。具体地说，襟翼控制系统会将襟翼收放位置指令发送给计算机，计算机会结合位置反馈传感器提供的襟翼位置，控制伺服驱动器驱动伺服电机带动襟翼到达所需的位置，采用电子齿轮技术解决左右同步控制的问题，具有较好的任务可靠性和系统安全性。
Claims (8)
1.一种分布式独立驱动襟翼控制系统，其特征在于，包括襟翼操纵手柄、襟翼控制计算机、伺服驱动器、伺服电机；
襟翼操纵手柄，用于输出手柄指令信号；
襟翼控制计算机，用于对手柄指令信号进行解算；
伺服驱动器，用于根据解算后的手柄指令信号对伺服电机进行矢量控制；
伺服电机，用于驱动襟翼作动。
2.根据权利要求1所述的分布式独立驱动襟翼控制系统，其特征在于，还包括襟翼位置输出机构，用于采集襟翼位置信号并输出到襟翼控制计算机，襟翼控制计算机将襟翼位置信号与手柄指令信号比对，比对一致后向伺服驱动器发出制动信号，从而控制伺服电机停止转动。
3.根据权利要求1所述的分布式独立驱动襟翼控制系统，其特征在于，襟翼控制计算机为双通道设计，两通道同时工作，当其中一个通道发生故障时，另外一个通道正常工作。
4.根据权利要求3所述的分布式独立驱动襟翼控制系统，其特征在于，襟翼控制计算机的每个通道均配置两条控制线路，该两条控制线路具有完全相同的控制功能。
5.根据权利要求1所述的分布式独立驱动襟翼控制系统，其特征在于，对飞机的左、右襟翼采用电子齿轮技术保证左、右襟翼同步控制；所述的电子齿轮技术为：将左襟翼设置为主动轴，右襟翼设置为从动轴，使从动轴对主动轴进行跟随，进而实现左、右襟翼无差动，电子齿轮公式如下所示：
从动轴位置输入＝主动轴位置反馈×传动比+偏移量。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的分布式独立驱动襟翼控制系统的控制方法，其特征在于，
操纵襟翼操纵手柄产生手柄指令信号，襟翼控制计算机采集和解算手柄指令信号，并向伺服驱动器输出，伺服驱动器接收解算的手柄指令信号后对伺服电机进行矢量控制，分别经伺服电机驱动襟翼收上或放下。
7.根据权利要求6所述的分布式独立驱动襟翼控制系统的控制方法，其特征在于，襟翼控制计算机接收和处理襟翼位置输出机构输出的襟翼位置信号；当襟翼位置信号与手柄指令信号一致时，襟翼控制计算机向伺服驱动器发出制动信号，控制伺服电机停止转动，襟翼可靠地停止在襟翼操纵手柄控制的位置。
8.根据权利要求6所述的分布式独立驱动襟翼控制系统的控制方法，其特征在于，襟翼控制计算机将一个通道中两条控制线路的位置输出进行比较，当两者一致时，才给相应的伺服驱动器发送使能指令；只要两者输出不同，或任一个超过规定的门限值时，该通道故障，不再工作，再由另外一个正常的通道控制。
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