CN117719673A - 一种双余度作动器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双余度作动器控制系统，包括：监控单元、至少一个作动器驱动模块和至少一个余度切换模块；每个作动器驱动模块包括相互独立的两个驱动单元，两个驱动单元与一个余度切换模块连接，每个余度切换模块与一个作动器连接，驱动单元和余度切换模块分别与监控单元连接；余度切换模块用于根据监控单元的控制指令选择两个驱动单元的其中之一对作动器进行控制；监控单元用于实时监测驱动单元的工作状态，当监测到作动器驱动模块中当前控制作动器的一个驱动单元出现故障时，则控制余度切换模块切换另一个驱动单元对作动器进行控制。实现对飞机作动器的双余度控制，提高飞机作动器控制的可靠性和精确性。
Description
技术领域
本发明属于飞机作动器控制器技术领域，更具体地，涉及一种双余度作动器控制系统。
背景技术
飞机与无人机上包括数种作动器，例如舵机作动器、起落架作动器等。传统作动器的控制系统为单余度，可靠性低，一旦发生故障，即可能导致失效，影响飞机飞行安全。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提出一种双余度作动器控制系统，实现对飞机作动器的双余度控制，提高飞机作动器控制的可靠性和精确性。
为实现上述目的，本发明提出了一种双余度作动器控制系统，包括：监控单元、至少一个作动器驱动模块和至少一个余度切换模块；
每个所述作动器驱动模块包括相互独立的两个驱动单元，两个所述驱动单元与一个所述余度切换模块连接，每个所述余度切换模块与一个作动器连接，所述驱动单元和所述余度切换模块分别与所述监控单元连接；
每个所述驱动单元能够独立完成对单个作动器的电机驱动、位置采集、状态监测以及位置控制；
所述余度切换模块用于根据所述监控单元的控制指令选择两个所述驱动单元的其中之一对所述作动器进行控制；
所述监控单元用于实时监测所述驱动单元的工作状态，当监测到所述作动器驱动模块中当前控制作动器的一个驱动单元出现故障时，则控制所述余度切换模块切换另一个驱动单元对所述作动器进行控制。
可选地，还包括底板，所述监控单元、所述驱动单元和所述余度切换模块均设置于所述底板上。
可选地，所述监控单元和所述驱动单元均为板卡式或模块式，安装于所述底板上。
可选地，所述余度切换模块为设置于所述底板上的余度切换电路，所述余度切换电路包括继电器和MOSFET器件。
可选地，所述底板上设有电源母线、外部通信总线和内部通信总线；
所述监控单元和所述驱动单元均与所述电源母线连接；
所述监控单元和所述驱动单元均与所述内部通信总线连接，所述监控单元和所述驱动单元通过所述内部通信总线进行数据传输；
所述监控单元和所述驱动单元均与所述外部通信总线的接收线连接，用于接收外部数据；
所述监控单元还与所述外部通信总线的发送线连接，用于向外部发送数据。
可选地，所述监控单元和所述驱动单元通过RS422接口和/或CAN接口与外部通信。
可选地，所述电源母线为多条，所述作动器驱动模块中的两个驱动单元分别连接至不同的电源母线。
可选地，所述驱动单元可驱动的电机类型包括有刷直流电机、无刷直流电机和永磁同步电机。
可选地，所述驱动单元采集的作动器位置数据包括：来自LVDT传感器、RVDT传感器、旋变传感器和电位器的传感数据。
可选地，所述作动器包括舵机作动器和起落架作动器。
本发明的有益效果在于：
本发明同一通道的两个驱动单元、驱动单元完全独立，均具备独立完成单个作动器的电机驱动、状态采集、位置控制等功能，形成双余度作动器控制系统，在正常工作时两个驱动单元同时工作，通过余度切换控制输出，当一个驱动单元出现故障时，可迅速切换至另一个驱动单元输出，驱动单元与监控单元通过内部通信总线实现数据传输，状态监测，降低了余度切换逻辑的复杂性，增加了控制的可靠性和精确性，从而提高飞机的飞行安全。
本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一种双余度作动器控制系统的原理框图。
图2示出了根据本发明一实施例的一种双余度作动器控制系统的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的一种双余度作动器控制系统的原理框图。
如图1所示，本发明提供一种双余度作动器控制系统，包括：监控单元、至少一个作动器驱动模块和至少一个余度切换模块；
每个所述作动器驱动模块包括相互独立的两个驱动单元，两个所述驱动单元与一个所述余度切换模块连接，每个所述余度切换模块与一个作动器连接，所述驱动单元和所述余度切换模块分别与所述监控单元连接；
每个所述驱动单元能够独立完成对单个作动器的电机驱动、位置采集、状态监测以及位置控制；
所述余度切换模块用于根据所述监控单元的控制指令选择两个所述驱动单元的其中之一对所述作动器进行控制；
所述监控单元用于实时监测所述驱动单元的工作状态，当监测到所述作动器驱动模块中当前控制作动器的一个驱动单元出现故障时，则控制所述余度切换模块切换另一个驱动单元对所述作动器进行控制。
参考图1，本发明系统包括监控单元、多个驱动单元A和多个驱动单元B，每个驱动单元A和一个驱动单元B组成一个具有双余度控制的作动器驱动模块，每个余度切换模块连接一个驱动单元A和一个驱动单元B，监控单元具备状态采集、控制余度切换等功能，正常工作时两个驱动单元同时工作，由余度切换控制输出，当一个驱动单元出现故障时，可迅速切换至另一个驱动单元输出；余度切换模块用于根据控制单元的指令实现余度切换。
在一个示例中，本系统还包括底板，所述监控单元、所述驱动单元和所述余度切换模块均设置于所述底板上。优选地，所述监控单元和所述驱动单元均为板卡式或模块式，安装于所述底板上。
其中，所述余度切换模块可以为设置于所述底板上的余度切换电路，所述余度切换电路包括继电器和MOSFET器件。
优选地，所述底板上设有电源母线、外部通信总线和内部通信总线；
其中，所述监控单元和所述驱动单元均与所述电源母线连接；所述监控单元和所述驱动单元均与所述内部通信总线连接，所述监控单元和所述驱动单元通过所述内部通信总线进行数据传输；所述监控单元和所述驱动单元均与所述外部通信总线的接收线连接，用于接收外部数据；所述监控单元还与所述外部通信总线的发送线连接，用于向外部发送数据。所述监控单元和所述驱动单元通过RS422接口和/或CAN接口与外部通信。
在一个示例中，优选地，所述电源母线可以为多条，所述作动器驱动模块中的两个驱动单元分别连接至不同的电源母线。所述控制系统具有一路或多路电源供电，例如电源A和电源B，驱动单元A可连接至电源A，驱动单元B可连接至电源B，以此进一步保证在一个驱动单元出现掉电故障时，另一个驱动单元可保证正常工作，并完成余度切换。
在一个示例中，所述驱动单元可驱动的电机类型包括有刷直流电机、无刷直流电机和永磁同步电机。
在一个示例中，所述驱动单元采集的作动器位置数据包括：来自LVDT传感器、RVDT传感器、旋变传感器和电位器的传感数据。
在一个示例中，所述作动器包括舵机作动器和起落架作动器。
实施例
图2示出了本发明一实施例的一种双余度作动器控制系统的示意图。
如图2所示，该控制系统包括：监控单元、驱动单元1A、驱动单元1B、驱动单元2A、驱动单元2B、驱动单元3A、驱动单元3B、驱动单元4A、驱动单元4B以及底板；
本实施例中，的驱动单元A、多个驱动单元B、监控单元均为板卡式安装在底板上；的驱动单元可以独立完成单个作动器的电机驱动、位置采集、状态监测、位置控制等功能；的底板连接到外部电源、外部通信总线上；的底板上布置有电源母线、外部通信总线、内部通信总线，用以实现驱动单元A、驱动单元B与监控单元之间的相互连接；的底板上布置有余度切换电路，用以实现余度切换功能；监控单元和驱动单元通过RS422接口与外部通信；的监控单元具备状态采集、控制余度切换等功能；
本实施例中，同一作动器控制通道的驱动单元A、驱动单元B完全独立，均具备独立完成单个作动器的电机驱动、状态采集、位置控制等功能，形成双余度控制系统；正常工作时两个驱动单元同时工作，由余度切换控制输出，当一个驱动单元出现故障时，可迅速切换至另一个驱动单元输出；驱动单元与监控单元通过内部通信总线实现数据传输，状态监测，有效降低了余度切换逻辑的复杂性，增加了控制的可靠性和精确性，进而提高了飞机的飞行安全性。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种双余度作动器控制系统，其特征在于，包括：监控单元、至少一个作动器驱动模块和至少一个余度切换模块；
每个所述作动器驱动模块包括相互独立的两个驱动单元，两个所述驱动单元与一个所述余度切换模块连接，每个所述余度切换模块与一个作动器连接，所述驱动单元和所述余度切换模块分别与所述监控单元连接；
每个所述驱动单元能够独立完成对单个作动器的电机驱动、位置采集、状态监测以及位置控制；
所述余度切换模块用于根据所述监控单元的控制指令选择两个所述驱动单元的其中之一对所述作动器进行控制；
所述监控单元用于实时监测所述驱动单元的工作状态，当监测到所述作动器驱动模块中当前控制作动器的一个驱动单元出现故障时，则控制所述余度切换模块切换另一个驱动单元对所述作动器进行控制。
2.根据权利要求1所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，还包括底板，所述监控单元、所述驱动单元和所述余度切换模块均设置于所述底板上。
3.根据权利要求2所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，所述监控单元和所述驱动单元均为板卡式或模块式，安装于所述底板上。
4.根据权利要求2所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，所述余度切换模块为设置于所述底板上的余度切换电路，所述余度切换电路包括继电器和MOSFET器件。
5.根据权利要求2所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，所述底板上设有电源母线、外部通信总线和内部通信总线；
所述监控单元和所述驱动单元均与所述电源母线连接；
所述监控单元和所述驱动单元均与所述内部通信总线连接，所述监控单元和所述驱动单元通过所述内部通信总线进行数据传输；
所述监控单元和所述驱动单元均与所述外部通信总线的接收线连接，用于接收外部数据；
所述监控单元还与所述外部通信总线的发送线连接，用于向外部发送数据。
6.根据权利要求5所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，所述监控单元和所述驱动单元通过RS422接口和/或CAN接口与外部通信。
7.根据权利要求5所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，所述电源母线为多条，所述作动器驱动模块中的两个驱动单元分别连接至不同的电源母线。
8.根据权利要求1所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，所述驱动单元可驱动的电机类型包括有刷直流电机、无刷直流电机和永磁同步电机。
9.根据权利要求1所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，所述驱动单元采集的作动器位置数据包括：来自LVDT传感器、RVDT传感器、旋变传感器和电位器的传感数据。
10.根据权利要求1所述的双余度作动器控制系统，其特征在于，所述作动器包括舵机作动器和起落架作动器。
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| CN202311752272.2A Pending CN117719673A (zh) | 2023-12-19 | 2023-12-19 | 一种双余度作动器控制系统 |
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2023
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