CN117944868A - 双余度旋翼操纵系统及无人自转旋翼机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种双余度旋翼操纵系统及无人自转旋翼机的控制方法，可以应用于航空器设计技术领域。该操纵系统包括：主支杆，主支杆的一端设置旋翼头，主支杆的另一端与无人自转旋翼机的机身固定连接；十字节，通过俯仰轴与旋翼头连接，以使旋翼头围绕俯仰轴以十字节为支点进行旋转运动；十字节通过滚转轴与连接件连接，以使十字节围绕滚转轴以连接件为支点进行旋转运动；连接件与主支杆固定连接；俯仰操纵子系统，设置在主支杆的一侧，被配置为通过俯仰操纵舵机操纵旋翼头进行俯仰方向的运动；滚转操纵子系统，设置在主支杆的另一侧，被配置为通过滚转操纵舵机操纵旋翼头进行滚转方向的运动。

Description

双余度旋翼操纵系统及无人自转旋翼机的控制方法

技术领域

本公开涉及航空器设计技术领域，尤其涉及一种双余度旋翼操纵系统及无人自转旋翼机的控制方法。

背景技术

自转旋翼机是一种利用来流驱动旋翼自转产生升力，螺旋桨推/拉克服前飞阻力的旋翼飞行器。传统的对旋翼操纵的方式，一般是通过采用两个舵机共同进行控制的方式驱动原连杆实现旋翼的俯仰控制。

在实现本公开的发明构思的过程中，发明人发现，传统的对旋翼操纵的方式具有耦合现象，存在单个舵机故障后造成旋翼升降和俯仰不能操纵的问题，容易产生无人自转旋翼机的飞行安全隐患。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种双余度旋翼操纵系统及无人自转旋翼机的控制方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种双余度旋翼操纵系统，应用于无人自转旋翼机，包括：

主支杆，主支杆的一端设置旋翼头，主支杆的另一端与无人自转旋翼机的机身固定连接；

十字节，通过俯仰轴与旋翼头连接，以使旋翼头围绕俯仰轴以十字节为支点进行旋转运动；十字节通过滚转轴与连接件连接，以使十字节围绕滚转轴以连接件为支点进行旋转运动；连接件与主支杆固定连接；

俯仰操纵子系统，设置在主支杆的一侧，被配置为通过俯仰操纵舵机操纵旋翼头进行俯仰方向的运动；

滚转操纵子系统，设置在主支杆的另一侧，被配置为通过滚转操纵舵机操纵旋翼头进行滚转方向的运动。

根据本公开的实施例，俯仰操纵子系统包括：

俯仰方向位移传感器，与旋翼头和主支杆连接，用于测量旋翼头的俯仰角度；

俯仰操纵舵机，与旋翼头、俯仰下摇臂和主支杆连接，用于操纵旋翼头进行俯仰方向的运动。

根据本公开的实施例，俯仰操纵舵机包括：

俯仰操纵主舵机，与旋翼头和俯仰下摇臂连接；其中，俯仰下摇臂与主支杆连接；

俯仰操纵备份舵机，设置在俯仰操纵主舵机的下方，俯仰操纵备份舵机与俯仰下摇臂和主支杆连接。

根据本公开的实施例，在俯仰操纵备份舵机静止时，俯仰操纵备份舵机与俯仰下摇臂、主支杆组成三角形结构，俯仰操纵主舵机用于操纵旋翼头进行俯仰方向的运动。在俯仰操纵主舵机静止时，俯仰操纵主舵机、俯仰下摇臂、旋翼头和主支杆组成四边形结构，俯仰操纵备份舵机用于操纵旋翼头进行俯仰方向的运动。

根据本公开的实施例，俯仰操纵子系统还包括：

俯仰操纵主控制器，用于控制俯仰操纵主舵机和俯仰操纵备份舵机；

俯仰操纵备份控制器，用于在俯仰操纵主控制器停止工作的情况下，控制俯仰操纵主舵机和俯仰操纵备份舵机；

俯仰操纵主控制器和俯仰操纵备份控制器之间的控制数据实时同步。

根据本公开的实施例，滚转操纵子系统，包括：

滚转角度传感器，与旋翼头和十字节连接，用于测量十字节的转动角度；

滚转操纵舵机，与旋翼头、滚转下摇臂和主支杆连接，用于操作旋翼头进行滚转方向的运动。

根据本公开的实施例，滚转操纵舵机包括：

滚转操纵主舵机，与旋翼头和滚转下摇臂连接；其中，滚转下摇臂与主支杆连接；

滚转操纵备份舵机，设置在滚转操纵主舵机的下方，滚转操纵备份舵机与滚转下摇臂和主支杆连接。

根据本公开的实施例，在滚转操纵备份舵机静止时，滚转操纵备份舵机与滚转下摇臂、主支杆组成三角形结构，滚转操纵主舵机用于操纵旋翼头进行滚转方向的运动。在滚转操纵主舵机静止时，滚转操纵主舵机、滚转下摇臂、旋翼头和主支杆组成四边形结构，滚转操纵备份舵机用于操纵旋翼头进行滚转方向的运动。

根据本公开的实施例，滚转操纵子系统还包括：

滚转操纵主控制器，用于控制滚转操纵主舵机和滚转操纵备份舵机；

滚转操纵备份控制器，用于在滚转操纵主控制器停止工作的情况下，控制滚转操纵主舵机和滚转操纵备份舵机；

滚转操纵主控制器和滚转操纵备份控制器之间的控制数据实时同步。

本公开的另一方面提供了一种无人自转旋翼机的控制方法，应用于目标操纵主控制器，无人自转旋翼机上安装上述操纵系统，目标操纵主控制器包括俯仰操纵主控制器和/或滚转操纵主控制器，包括：

接收由飞控计算机发送的目标操纵指令，其中，目标操纵指令中包括目标运动角度信息；

在目标操纵主舵机工作状态正常情况下，驱动目标操纵主舵机按照目标运动角度信息进行工作，以使得无人自转旋翼机完成目标动作，其中，目标动作包括俯仰动作和/或滚转动作；

向目标操纵备份控制器发送备份数据，并控制目标操纵备份控制器处于锁定状态。

根据本公开的实施例，上述控制方法还包括：

在目标操纵主舵机工作状态异常情况下，接收由飞控计算机发送的切换操纵指令；

根据切换操纵指令，驱动目标操纵主舵机停止工作，并启用目标操纵备份舵机按照目标操纵指令进行工作。

本公开的另一方面提供了一种无人自转旋翼机的控制方法，应用于目标操纵备份控制器，其中，无人自转旋翼机上安装有上述操纵系统，目标操纵备份控制器包括俯仰操纵备份控制器和/或滚转操纵备份控制器，包括：

在目标操纵主控制器工作状态异常的情况下，接收由飞控计算机发送的目标操纵指令；

在目标操纵主舵机工作状态正常情况下，驱动目标操纵主舵机根据备份数据进行工作，以使无人自转旋翼机完成目标动作，其中，目标动作包括俯仰动作和/或滚转动作；其中，备份数据是由目标操纵主控制器发送的。

根据本公开的实施例，上述控制方法还包括：

在目标操纵主舵机工作状态异常情况下，接收由飞控计算机发送的切换操纵指令；

根据切换操纵指令，驱动目标操纵主舵机停止工作，并启用目标操纵备份舵机按照备份数据进行工作。

根据本公开提供的双余度旋翼操纵系统，通过设置在主支杆一侧的俯仰操纵子系统操纵旋翼头进行俯仰方向的运动，设置在主支杆另一侧的滚转操纵子系统操纵旋翼头进行滚转方向的运动。由于旋翼头通过俯仰轴与十字节连接，使得旋翼头围绕俯仰轴以十字节为支点进行旋转运动；十字节通过滚转轴与连接件连接，以使十字节为荣滚转轴以连接件为支点进行旋转运动，从而实现了旋翼头在俯仰、滚转两个方向上互不干扰。因此，至少部分的解决了传统的对旋翼操纵的方式具有耦合现象，存在单个舵机故障后造成旋翼升降和俯仰不能操纵的问题，容易产生无人自转旋翼机的飞行安全隐患，实现了在俯仰、滚转任意一个方向上的操纵出现故障的情况下不影响另一个方向的操纵的技术效果。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的双余度旋翼操纵系统的侧视图；

图2示意性示出了根据本公开实施例的双余度旋翼操纵系统的侧视图的前视图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的十字节的结构图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的无人自转旋翼机的控制系统原理图；

图5示意性示出了根据本公开实施例的目标操纵主控制器的控制方法流程图；

图6示意性示出了根据本公开实施例的目标操纵备份控制器的控制方法流程图；

附图标记说明：

1.旋翼头；2.旋翼；3.俯仰方向位移传感器；4.俯仰操纵主舵机；5.俯仰下摇臂；6.俯仰操纵备份舵机；7.主支杆；8.连接件；9.滚转角度传感器；10.滚转操纵主舵机；11.滚转操纵下摇臂；12.滚准操纵备份舵机；13.旋翼轴；14.俯仰轴；15.滚转轴；16.十字节；100.俯仰操纵子系统；200.滚转操纵子系统。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

现有无人自转旋翼机多采用有人机改装而成，在旋翼操纵中，多沿用有人机的连杆结构，通过采用两个舵机共同进行控制的方式驱动原连杆实现旋翼的俯仰控制，从起始位置开始，当两个舵机同时改变一个角度时，旋翼俯仰；当两个舵机差动时，旋翼侧倒。但是，当进行俯仰操纵之后，改变相同的侧倾角需要两个舵机改变不同的差动角度。这种方式存在操纵过程的耦合现象，导致控制算法较为复杂。而且，在其中一个舵机发生故障之后，会产生旋翼升降和俯仰不能操纵的问题，导致无人自转旋翼机的飞行安全存在一定的隐患。

有鉴于此，本公开实施例提供了一种应用于无人自转旋翼机的双余度旋翼操纵系统，以实现旋翼俯仰和滚转两个方向上的操纵互不干扰，提高无人自转旋翼机的操纵安全性。

如图1～图3所示，双余度旋翼操纵系统，应用于无人自转旋翼机，包括：主支杆7、十字节16、俯仰操纵子系统100和滚转操纵子系统200。

主支杆7的一端设置旋翼头1，主支杆7的另一端与无人自转旋翼机的机身(图未示)固定连接。

十字节16，通过俯仰轴14与旋翼头1连接，以使旋翼头1围绕俯仰轴14以十字节16为支点进行旋转运动；十字节16通过滚转轴15与连接件8连接，以使十字节16围绕滚转轴15以连接件8为支点进行旋转运动；连接件8与主支杆7固定连接。

根据本公开的实施例，旋翼2可以通过13旋翼轴安装到旋翼头1上，旋翼头1通过俯仰轴14安装到十字节16上。为限制旋转角度，旋翼头1侧边可以设置限位槽。

根据本公开的实施例，十字节16通过滚转轴安装到连接件8上，连接件8与主支杆7可以通过螺栓固定连接，例如：可以通过三个螺栓固定连接。为限制旋转角度，十字节16的底部可以设置限位槽。旋翼2旋转产生的升力的传递路径可以为：旋翼轴13-旋翼头1-俯仰轴14-十字节16-滚转轴15-连接件8-主支杆7-无人自转旋翼机的机身(图未示)。

俯仰操纵子系统100，设置在主支杆7的一侧，被配置为通过俯仰操纵舵机操纵旋翼头进行俯仰方向的运动。

滚转操纵子系统200，设置在主支杆7的另一侧，被配置为通过滚转操纵舵机操纵旋翼头进行滚转方向的运动。

根据本公开的实施例，通过设置在主支杆一侧的俯仰操纵子系统操纵旋翼头进行俯仰方向的运动，设置在主支杆另一侧的滚转操纵子系统操纵旋翼头进行滚转方向的运动。由于旋翼头通过俯仰轴与十字节连接，使得旋翼头围绕俯仰轴以十字节为支点进行旋转运动；十字节通过滚转轴与连接件连接，以使十字节为荣滚转轴以连接件为支点进行旋转运动，从而实现了旋翼头在俯仰、滚转两个方向上互不干扰。因此，至少部分的解决了传统的对旋翼操纵的方式具有耦合现象，存在单个舵机故障后造成旋翼升降和俯仰不能操纵的问题，容易产生无人自转旋翼机的飞行安全隐患，实现了在俯仰、滚转任意一个方向上的操纵出现故障的情况下不影响另一个方向的操纵的技术效果。

根据本公开的实施例，俯仰操纵子系统100包括：俯仰方向位移传感器3和俯仰操纵舵机。

俯仰方向位移传感器3，与旋翼头1和主支杆7连接，用于测量旋翼头1的俯仰角度；

俯仰操纵舵机，与旋翼头1、俯仰下摇臂5和主支杆7连接，用于操纵旋翼头进行俯仰方向的运动。

根据本公开的实施例，俯仰方向位移传感器3与旋翼头1和主支杆7的连接均可以为铰接，例如：在连接处可以设置关节轴承以实现铰接。另外，在该连接处可以设定一定的侧倾余量用于滚转操纵。俯仰方向位移传感器3可以通过测量旋翼头1的运动距离，确定旋翼头1的俯仰角度，以供飞控计算机控制无人自转旋翼机的飞行姿态，及时调整输出指令。

根据本公开的实施例，通过俯仰方向位移传感器实时计算旋翼头的俯仰角度，以实现俯仰操纵舵机对无人自转旋翼机在俯仰方向上的运动的独立操纵，解决了相关技术中俯仰、滚转两个方向上的操纵相互耦合，导致控制复杂的问题。

根据本公开的实施例，俯仰操纵舵机包括：俯仰操纵主舵机4和俯仰操纵备份舵机6。

俯仰操纵主舵机4，与旋翼头1和俯仰下摇臂5连接；其中，俯仰下摇臂5与主支杆7连接；

俯仰操纵备份舵机6，设置在俯仰操纵主舵机4的下方，俯仰操纵备份舵机6与俯仰下摇臂5和主支杆7连接。

根据本公开的实施例，俯仰操纵主舵机4与旋翼头1和俯仰下摇臂5的连接可以为铰接，例如：在连接处可以设置关节轴承以实现铰接。另外，在该连接处可以设定一定的侧倾余量用于滚转操纵。俯仰下摇臂5与主支杆7的连接也可以为铰接。

根据本公开的实施例，俯仰操纵备份舵机6，设置在俯仰操纵主舵机4的下方，俯仰操纵备份舵机6与俯仰下摇臂5和主支杆7的连接可以为铰接，例如：在连接处可以设置关节轴承以实现铰接。

根据本公开的实施例，如图1所示，在俯仰操纵备份舵机6静止或保持不动时，俯仰操纵备份舵机6与俯仰下摇臂5、主支杆7组成一个稳定的三角形结构，可以仅操纵俯仰操纵主舵机4实现旋翼头在俯仰方向上的运动，从而解决了相关技术中需要依赖于两个舵机操纵无人自转旋翼机的俯仰运动，在单个舵机故障后容易造成飞行安全隐患的问题。

根据本公开的实施例，如图1所示，在俯仰操纵主舵机4静止或保持不动时，俯仰操纵主舵机4、俯仰下摇臂5、旋翼头1和主支杆7组成四边形结构，可以仅操纵俯仰操纵备份舵机4实现旋翼头1在俯仰方向上的运动。从而解决了相关技术中需要依赖于两个舵机操纵无人自转旋翼机的俯仰运动，在单个舵机故障后容易造成飞行安全隐患的问题。

根据本公开的实施例，滚转操纵子系统200包括：滚转角度传感器9和滚转操纵舵机。

滚转角度传感器9，与旋翼头1和十字节16连接，用于测量十字节的转动角度；

滚转操纵舵机，与旋翼头1、滚转下摇臂11和主支杆7连接，用于操作旋翼头进行滚转方向的运动。

根据本公开的实施例，滚转角度传感器一段固定在旋翼头1上，另一端与十字节16连接，用于测量十字节16围绕滚转轴15的转动角度，并向飞控计算机发送，以供飞控计算机控制飞机飞行姿态，及时调整输出指令。

根据本公开的实施例，通过滚转方向位移传感器实时计算旋翼头的滚转角度，以实现滚转操纵舵机对无人自转旋翼机在滚转方向上的运动的独立操纵，解决了相关技术中俯仰、滚转两个方向上的操纵相互耦合，导致控制复杂的问题。

根据本公开的实施例，滚转操纵舵机包括：滚转操纵主舵机10和滚转操纵备份舵机12。

滚转操纵主舵机10，与旋翼头1和滚转下摇臂11连接；其中，滚转下摇臂与主支杆连接；

滚转操纵备份舵机12，设置在滚转操纵主舵机10的下方，滚转操纵备份舵机12与滚转下摇臂11和主支杆7连接。

根据本公开的实施例，滚转操纵主舵机10与旋翼头1和滚转下摇臂11的连接可以为铰接，例如：在连接处通过设置关节轴承实现铰接。另外，在该连接处，可以设定一定的侧倾余量，用于俯仰操纵。

根据本公开的实施例，滚转操纵备份舵机12，设置在滚转操纵主舵机10的下方，滚转操纵备份舵机12与滚转下摇臂11和主支杆7的连接也可以为铰接。滚转下摇臂11可以与主支杆7铰接。

根据本公开的实施例，如图1～图2所示，在滚转操纵备份舵机12静止或保持不动时，滚转操纵备份舵机12与滚转下摇臂11、主支杆7组成一个稳定的三角形结构，可以仅操纵滚转操纵主舵机10实现旋翼头在俯仰方向上的运动，从而解决了相关技术中需要依赖于两个舵机操纵无人自转旋翼机的俯仰运动，在单个舵机故障后容易造成飞行安全隐患的问题。

根据本公开的实施例，如图1～图2所示，在滚转操纵主舵机10静止或保持不动时，滚转操纵主舵机10、滚转下摇臂11、旋翼头1和主支杆7组成四边形结构，可以仅操纵滚转操纵备份舵机12实现旋翼头1和旋翼2在滚转方向上的运动。从而解决了相关技术中需要依赖于两个舵机操纵无人自转旋翼机的滚转运动，在单个舵机故障后容易造成飞行安全隐患的问题。

图4示意性示出了根据本公开实施例的无人自转旋翼机的控制系统原理图。

如图4所示，在无人自转旋翼机的控制系统中包括机载电源，飞控计算机，俯仰操纵子系统中的俯仰方向位移传感器、俯仰操纵主控制器、俯仰操纵备份控制器、俯仰操纵主舵机、俯仰操纵备份舵机，以及滚转操纵子系统中的滚转方向位移传感器、滚转操纵主控制器、滚转操纵备份控制器、滚转操纵主舵机、滚转操纵备份舵机。

根据本公开的实施例，俯仰操纵主控制器，用于控制俯仰操纵主舵机和俯仰操纵备份舵机；俯仰操纵备份控制器，用于在俯仰操纵主控制器停止工作的情况下，控制俯仰操纵主舵机和俯仰操纵备份舵机；俯仰操纵主控制器和俯仰操纵备份控制器之间的控制数据实时同步。

根据本公开的实施例，无人自转旋翼机在俯仰方向上的运动的控制过程可以是由飞控计算机向控制器发送控制指令，控制器根据控制指令控制俯仰操纵舵机进行俯仰方向上的运动。为了提高飞行安全性和稳定性，可以在俯仰操纵子系统中设置俯仰操纵主控制器和俯仰操纵备份控制器，并同步俯仰操纵主控制器和俯仰操纵备份控制器之间的数据，以便于在俯仰操纵主控制器出现故障时，由俯仰操纵备份控制器进行执行俯仰操纵的控制工作，降低无人自转旋翼机的操纵失效概率。

根据本公开的实施例，滚转操纵主控制器，用于控制滚转操纵主舵机和滚转操纵备份舵机；滚转操纵备份控制器，用于在滚转操纵主控制器停止工作的情况下，控制滚转操纵主舵机和滚转操纵备份舵机；滚转操纵主控制器和滚转操纵备份控制器之间的控制数据实时同步。

根据本公开的实施例，无人自转旋翼机在滚转方向上的运动的控制过程可以是由飞控计算机向控制器发送控制指令，控制器根据控制指令控制滚转操纵舵机进行俯仰方向上的运动。为了提高飞行安全性和稳定性，可以在滚转操纵子系统中设置滚转操纵主控制器和滚转操纵备份控制器，并同步滚转操纵主控制器和滚转操纵备份控制器之间的数据，以便于在滚转操纵主控制器出现故障时，由滚转操纵备份控制器进行执行俯仰操纵的控制工作，降低无人自转旋翼机的操纵失效概率。

本公开实施例还提供了一种无人自转旋翼机的控制方法，应用于目标操纵主控制器，无人自转旋翼机上安装有上述双余度旋翼操纵系统，目标操纵主控制器包括俯仰操纵主控制器和/或滚转操纵主控制器。其中，俯仰操纵主控制器用于控制俯仰操纵主舵机或俯仰操纵备份舵机，以实现无人自转旋翼机在俯仰方向上的运动。滚转操纵主控制器用于控制滚转操纵主舵机或滚转操纵备份舵机，以实现无人自转旋翼机在滚转方向上的运动。

图5示意性示出了根据本公开实施例的目标操纵主控制器的控制方法流程图；

如图5所示，该方法包括操作S510～S530。

在操作S510，接收由飞控计算机发送的目标操纵指令，其中，目标操纵指令中包括目标运动角度信息；

在操作S520，在目标操纵主舵机工作状态正常情况下，驱动目标操纵主舵机按照目标运动角度信息进行工作，以使得无人自转旋翼机完成目标动作，其中，目标动作包括俯仰动作和/或滚转动作；

在操作S530，向目标操纵备份控制器发送备份数据，并控制目标操纵备份控制器处于锁定状态。

根据本公开的实施例，机载电源为操纵系统中的各设备供电。可以由飞控计算机通过接收俯仰方向位移传感器和滚转角度传感器反馈的测量值，以及俯仰操纵主控制器、滚转操纵主控制器、俯仰操纵备份控制器、滚转操纵备份控制器反馈的工作状态，确定发送的操纵指令以及发送操纵指令的目标对象。

例如：当前俯仰方向位移传感器反馈的测量值没有达到预定值，需要继续进行俯仰操纵，此时俯仰操纵主控制器工作状态正常，则可以确定发送的操纵指令为俯仰操纵指令，发送操纵指令的目标对象为俯仰操纵主控制器。

例如：当前滚转角度传感器反馈的测量值没有达到预定值，需要继续进行滚转操纵，此时滚转操纵主控制器工作状态异常，则可以确定发送的操纵指令为滚转操纵指令，发送操纵指令的目标对象为滚转操纵备份控制器。

根据本公开的实施例，俯仰操纵主控制器可以将飞控计算机发送的操纵指令以及表征俯仰操纵主舵机、俯仰操纵备份舵机的工作状态的备份数据同步发送到俯仰操纵备份控制器处，以便于在俯仰操纵主控制发生故障，需要切换使用俯仰操纵备份控制器时，相关数据不会丢失，从而有效避免了单个控制故障或由于控制器的切换操作导致操纵失效的问题。

根据本公开的实施例，滚转操纵主控制器的数据备份过程与俯仰操纵主控制器的数据备份过程相同，在此不做赘述。

根据本公开的实施例，上述控制方法还包括：

在目标操纵主控制器工作状态正常，但是目标操纵主舵机工作状态异常的情况下，接收由飞控计算机发送的切换操纵指令；

根据切换操纵指令，驱动目标操纵主舵机停止工作，并启用目标操纵备份舵机按照目标操纵指令进行工作。

根据本公开的实施例，以俯仰操纵主舵机为例，在俯仰操纵主舵机发生故障时，飞控计算机可以向俯仰操纵主控制器发送切换操纵指令，由俯仰操纵主控制器切换俯仰操纵主舵机的供电，使俯仰操纵主舵机保持在当前位置。同时由俯仰操纵主控制器为俯仰操纵备份舵机供电，根据俯仰操纵主控制器接收到的目标操纵指令继续执行俯仰操纵，实现无人自转旋翼机在俯仰方向上的运动。

根据本公开的实施例，以滚转操纵主舵机为例，在滚转操纵主舵机发生故障时，飞控计算机可以向滚转操纵主控制器发送切换操纵指令，由滚转操纵主控制器切换滚转操纵主舵机的供电，使滚转操纵主舵机保持在当前位置。同时由滚转操纵主控制器为滚转操纵备份舵机供电，根据滚转操纵主控制器接收到的目标操纵指令继续执行滚转操纵，实现无人自转旋翼机在滚转方向上的运动。

根据本公开的实施例，由于配置了目标操纵主舵机和目标操纵备份舵机，可以在目标操纵主舵机发生故障的情况下，以及切换由目标操纵备份舵机按照目标操纵指令执行目标操纵，从而有效解决了相关技术中单个舵机故障导致的操纵失效的问题。

本公开的实施例还提供了一种无人自转旋翼机的控制方法，应用于俯仰操纵备份控制器，其中，无人自转旋翼机上安装有上述双余度旋翼操纵系统，目标操纵备份控制器包括俯仰操纵备份控制器或滚转操纵备份控制器。其中，俯仰操纵备份控制器用于在俯仰操纵主控制器发生故障的情况下，控制俯仰操纵主舵机或俯仰操纵备份舵机，以实现无人自转旋翼机在俯仰方向上的运动。滚转操纵备份控制器用于在滚转操纵主控制器发生故障的情况下，控制滚转操纵主舵机或滚转操纵备份舵机，以实现无人自转旋翼机在滚转方向上的运动。

在本公开实施例中，俯仰操纵备份控制器与俯仰操纵主控制器均设置在无人自转旋翼机的控制系统中，以便在俯仰操纵主控制器发生故障的情况下，及时切换俯仰操纵备份控制器进行控制俯仰操纵主舵机或俯仰操纵备份舵机的正常运转。

在本公开实施例中，滚转操纵备份控制器与滚转操纵主控制器均设置在无人自转旋翼机的控制系统中，以便在滚转操纵主控制器发生故障的情况下，及时切换滚转操纵备份控制器进行控制滚转操纵主舵机或滚转操纵备份舵机的正常运转。

图6示意性示出了根据本公开实施例的目标操纵备份控制器的控制方法流程图。

如图6所示，该方法包括操作S610～S620。

在操作S610，在目标操纵主控制器工作状态异常的情况下，接收由飞控计算机发送的目标操纵指令；

在操作S620，在目标操纵主舵机工作状态正常情况下，驱动目标操纵主舵机根据备份数据进行工作，以使无人自转旋翼机完成目标动作，其中，目标动作包括俯仰动作或滚转动作；其中，备份数据是由目标操纵主控制器发送的。

根据本公开的实施例，以俯仰操纵备份控制器为例，当飞控计算机判断出俯仰操纵主控制器发生故障时，切换发送目标操纵指令到俯仰操纵备份控制器。在俯仰操纵主舵机工作状态正常的情况下，俯仰操纵备份控制器控制俯仰操纵备份舵机处于断电锁定状态，驱动俯仰操纵主舵机根据备份数据进行工作，使无人自转旋翼机完成目标动作。

根据本公开的实施例，以滚转操纵备份控制器为例，当飞控计算机判断出滚转操纵主控制器发生故障时，切换发送目标操纵指令到滚转操纵备份控制器。在滚转操纵主舵机工作状态正常的情况下，滚转操纵备份控制器控制滚转操纵备份舵机处于断电锁定状态，驱动滚转操纵主舵机根据备份数据进行工作，使无人自转旋翼机完成目标动作。

根据本公开的实施例，在目标操纵主控制发生故障，需要切换使用目标操纵备份控制器时，由于相关数据已经由目标操纵主控制器同步备份到目标操纵备份控制器中，从而有效避免了单个控制故障或由于控制器的切换操作导致操纵失效的问题。

根据本公开的实施例，在目标操纵主舵机工作状态异常情况下，接收由飞控计算机发送的切换操纵指令；

根据切换操纵指令，驱动目标操纵主舵机停止工作，并启用目标操纵备份舵机按照备份数据进行工作。

根据本公开的实施例，以俯仰操纵主舵机为例，俯仰操纵主舵机发生故障时，飞控计算机可以向俯仰操纵备份控制器发送切换操纵指令，由俯仰操纵备份控制器切断俯仰操纵主舵机的供电，驱动俯仰操纵备份舵机根据备份数据进行工作，以使无人自转旋翼机完成俯仰方向上的目标动作。

根据本公开的实施例，以滚转操纵主舵机为例，滚转操纵主舵机发生故障时，飞控计算机可以向滚转操纵备份控制器发送切换操纵指令，由滚转操纵备份控制器切断滚转操纵主舵机的供电，驱动滚转操纵备份舵机根据备份数据进行工作，以使无人自转旋翼机完成滚转方向上的目标动作。

根据本公开的实施例，当飞控计算机判断出俯仰操纵主控制器和俯仰操纵主舵机同时发生故障时，可以向俯仰操纵备份控制器发送目标操纵指令，由俯仰操纵备份控制器驱动俯仰操纵备份舵机完成目标动作。

根据本公开的实施例，当飞控计算机判断出滚转操纵主控制器和滚转操纵主舵机同时发生故障时，可以向滚转操纵备份控制器发送目标操纵指令，由滚转操纵备份控制器驱动滚转操纵备份舵机完成目标动作。

根据本公开的实施例，由于配置了目标操纵主舵机和目标操纵备份舵机，可以在目标操纵主舵机发生故障的情况下，以及切换由目标操纵备份舵机按照目标操纵指令执行目标操纵，从而有效解决了相关技术中单个舵机故障导致的操纵失效的问题。

根据本公开的实施例，无论是目标操纵主控制器还是目标操纵备份控制器均可以控制目标操纵主舵机、目标操纵备份舵机，可以有效解决由于单个控制器或单个舵机的故障，导致无人自转旋翼机操纵失效的问题，从而提高了无人自转旋翼机的飞行安全性。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (13)

1.一种双余度旋翼操纵系统，应用于无人自转旋翼机，包括：

主支杆，所述主支杆的一端设置旋翼头，所述主支杆的另一端与所述无人自转旋翼机的机身固定连接；

十字节，通过俯仰轴与所述旋翼头连接，以使所述旋翼头围绕所述俯仰轴以所述十字节为支点进行旋转运动；所述十字节通过滚转轴与连接件连接，以使所述十字节围绕所述滚转轴以所述连接件为支点进行旋转运动；所述连接件与所述主支杆固定连接；

俯仰操纵子系统，设置在所述主支杆的一侧，被配置为通过俯仰操纵舵机操纵所述旋翼头进行俯仰方向的运动；

滚转操纵子系统，设置在所述主支杆的另一侧，被配置为通过滚转操纵舵机操纵所述旋翼头进行滚转方向的运动。

2.根据权利要求1所述的操纵系统，其中，所述俯仰操纵子系统包括：

俯仰方向位移传感器，与所述旋翼头和所述主支杆连接，用于测量所述旋翼头的俯仰角度；

俯仰操纵舵机，与所述旋翼头、俯仰下摇臂和所述主支杆连接，用于操纵所述旋翼头进行俯仰方向的运动。

3.根据权利要求2所述的操纵系统，其中，所述俯仰操纵舵机包括：

俯仰操纵主舵机，与所述旋翼头和所述俯仰下摇臂连接；其中，所述俯仰下摇臂与所述主支杆连接；

俯仰操纵备份舵机，设置在所述俯仰操纵主舵机的下方，所述俯仰操纵备份舵机与所述俯仰下摇臂和所述所述主支杆连接。

4.根据权利要求3所述的操纵系统，其中，

在所述俯仰操纵备份舵机静止时，所述俯仰操纵备份舵机与所述俯仰下摇臂、所述主支杆组成三角形结构，所述俯仰操纵主舵机用于操纵所述旋翼头进行俯仰方向的运动；

在所述俯仰操纵主舵机静止时，所述俯仰操纵主舵机、所述俯仰下摇臂、所述旋翼头和所述主支杆组成四边形结构，所述俯仰操纵备份舵机用于操纵所述旋翼头进行俯仰方向的运动。

5.根据权利要求2所述的操纵系统，其中，所述俯仰操纵子系统还包括：

俯仰操纵主控制器，用于控制所述俯仰操纵主舵机和所述俯仰操纵备份舵机；

俯仰操纵备份控制器，用于在所述俯仰操纵主控制器停止工作的情况下，控制所述俯仰操纵主舵机和所述俯仰操纵备份舵机；

所述俯仰操纵主控制器和所述俯仰操纵备份控制器之间的控制数据实时同步。

6.根据权利要求1所述的操纵系统，其中，所述滚转操纵子系统，包括：

滚转角度传感器，与所述旋翼头和所述十字节连接，用于测量所述十字节的转动角度；

滚转操纵舵机，与所述旋翼头、滚转下摇臂和所述主支杆连接，用于操作所述旋翼头进行滚转方向的运动。

7.根据权利要求6所述的操纵系统，其中，所述滚转操纵舵机包括：

滚转操纵主舵机，与所述旋翼头和所述滚转下摇臂连接；其中，所述滚转下摇臂与所述主支杆连接；

滚转操纵备份舵机，设置在所述滚转操纵主舵机的下方，所述滚转操纵备份舵机与所述滚转下摇臂和所述所述主支杆连接。

8.根据权利要求7所述的操纵系统，其中，

在所述滚转操纵备份舵机静止时，所述滚转操纵备份舵机与所述滚转下摇臂、所述主支杆组成三角形结构，所述滚转操纵主舵机用于操纵所述旋翼头进行滚转方向的运动；

在所述滚转操纵主舵机静止时，所述滚转操纵主舵机、所述滚转下摇臂、所述旋翼头和所述主支杆组成四边形结构，所述滚转操纵备份舵机用于操纵所述旋翼头进行滚转方向的运动。

9.根据权利要求6所述的操纵系统，其中，所述滚转操纵子系统还包括：

滚转操纵主控制器，用于控制所述滚转操纵主舵机和所述滚转操纵备份舵机；

滚转操纵备份控制器，用于在所述滚转操纵主控制器停止工作的情况下，控制所述滚转操纵主舵机和所述滚转操纵备份舵机；

所述滚转操纵主控制器和所述滚转操纵备份控制器之间的控制数据实时同步。

10.一种无人自转旋翼机的控制方法，应用于目标操纵主控制器，其中，所述无人自转旋翼机上安装有权利要求1～9任一项所述的操纵系统，所述目标操纵主控制器包括俯仰操纵主控制器和/或滚转操纵主控制器，包括：

接收由飞控计算机发送的目标操纵指令，其中，所述目标操纵指令中包括目标运动角度信息；

在目标操纵主舵机工作状态正常情况下，驱动所述目标操纵主舵机按照目标运动角度信息进行工作，以使得所述无人自转旋翼机完成目标动作，其中，所述目标动作包括俯仰动作和/或滚转动作；

向目标操纵备份控制器发送备份数据，并控制所述目标操纵备份控制器处于锁定状态。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在所述目标操纵主舵机工作状态异常情况下，接收由所述飞控计算机发送的切换操纵指令；

根据所述切换操纵指令，驱动所述目标操纵主舵机停止工作，并启用所述目标操纵备份舵机按照所述目标操纵指令进行工作。

12.一种无人自转旋翼机的控制方法，应用于俯仰操纵备份控制器，其中，所述无人自转旋翼机上安装有权利要求1～9任一项所述的操纵系统，所述目标操纵备份控制器包括俯仰操纵备份控制器和/或滚转操纵备份控制器，包括：

在目标操纵主控制器工作状态异常的情况下，接收由飞控计算机发送的目标操纵指令；

在目标操纵主舵机工作状态正常情况下，驱动所述目标操纵主舵机根据备份数据进行工作，以使所述无人自转旋翼机完成目标动作，其中，所述目标动作包括俯仰动作和/或滚转动作；其中，所述备份数据是由目标操纵主控制器发送的。

13.根据权利要求12所述的控制方法，还包括：

在所述目标操纵主舵机工作状态异常情况下，接收由所述飞控计算机发送的切换操纵指令；

根据所述切换操纵指令，驱动所述目标操纵主舵机停止工作，并启用所述目标操纵备份舵机按照所述备份数据进行工作。