CN217260648U - 一种无人机起落架双余度收放控制系统及无人机 - Google Patents

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杨涛
吕建良
柴立仁
杨金鹏
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Abstract

本实用新型公开了一种无人机起落架双余度收放控制系统及无人机，其中，控制系统包括：主控制单元和备控制单元均与无人机的飞控系统双向通讯；主控制单元、主驱动单元和主作动器依次连接；备控制单元、备驱动单元和备作动器依次连接；转弯作动器、前起作动器、左主起作动器、右主起作动器分别用于控制无人机的前轮、前起落架、左主起落架和右主起落架；主/备控制单元用于接收飞控系统下发的控制指令，通过相应的主/备驱动单元控制相应的主/备作动器工作，实现无人机的前轮转弯以及起落架收放；余度管理控制单元与主控制单元和备控制单元通信连接，用于实现主控制单元和备控制单元之间的数据传输。

Description

一种无人机起落架双余度收放控制系统及无人机
技术领域
本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机起落架双余度收放控制系统及无人机。
背景技术
传统的飞机起落架收放作动筒采用飞机集中液压源驱动，通过分布整机各液压管路连接，驱动各部位动作，而液压附件工作时存在着泄漏和管路沿程压力损失。并且在起落架作动时还需要利用节流阀调节运动速度，大量的能量都以泄漏、管路耗损以及节流生热的形式消耗，液压作动的能量利用率较低；同时液压系统不仅包括了动力液压元件，还包括相应的液压控制元件、液压执行元件和复杂的液压管路，导致这一系统体积庞大，重量较重。因此传统起落架无法应用在中小型飞机中。
在中小型无人机中，要求载弹重量尽量大，因此多采用电动起落架系统，但电动起落架收放系统可靠性不及液压起落架收放控制器，并且普通28V电动舵机输出力矩有限。
因此期待一种无人机起落架收放控制系统，能够克服液压收放体积庞大，电控收放控制器可靠性低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种双余度收放控制系统，能够克服液压收放体积庞大，电控收放控制器可靠性低的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种无人机起落架收放控系统，所述起落架包括前起落架、左主起落架和右主起落架，所述控制系统包括：
主控制单元、备控制单元、主驱动单元、备驱动单元、余度管理控制单元、主作动器和备作动器；所述主驱动单元和所述备驱动单元均包括转弯驱动单元、前起驱动单元、左主起驱动单元、右主起驱动单元；所述主作动器和所述备作动器均包括转弯作动器、前起作动器、左主起作动器、右主起作动器；
所述主控制单元和所述备控制单元均与无人机的飞控系统双向通讯；所述主控制单元、所述主驱动单元和所述主作动器依次连接；所述备控制单元、所述备驱动单元和所述备作动器依次连接；
所述转弯作动器、前起作动器、左主起作动器、右主起作动器分别用于控制所述无人机的前轮、前起落架、左主起落架和右主起落架；
所述主控制单元用于接收所述飞控系统下发的控制指令，通过相应的所述主驱动单元控制相应的所述主作动器工作，实现所述无人机的前轮转弯以及起落架收放；
所述备控制单元用于接收所述飞控系统下发的控制指令，通过相应的所述备驱动单元控制相应的所述备作动器工作，实现所述无人机的前轮转弯以及起落架收放；
所述余度管理控制单元与所述主控制单元和所述备控制单元通信连接，用于实现所述主控制单元和所述备控制单元之间的数据传输。
可选方案中，所述控制系统具有两路电源电路，分别用于外接28V控制电源和270V功率电源，两路电源电路相互隔离。
可选方案中，所述控制系统还包括用于对28V电源电路进行处理的： EMI滤波器、DC-DC直流转换模块以及SPD浪涌保护器模块。
可选方案中，所述主控制单元和所述备控制单元均通过RS422接口与所述飞控系统双向通讯。
可选方案中，所述无人机上安装有用于监测所述起落架位置状态的直线位移传感器和行程开关；
所述控制系统包括反馈测量单元，所述反馈测量单元基于所述直线位移传感器和所述行程开关的监测将所述起落架的当前位置反馈给所述主控制单元和所述备控制单元；
所述主控制单元和所述备控制单元将所述位置信息反馈给所述飞控系统。
可选方案中，所述作动器包括电机及传动机构；其中，所述电机配备有电磁锁，当余度处于正常工作状态时，所述电磁锁通电，对应电机正常运行；当余度处于故障状态时，所述电磁锁断电，对应电机锁定，故障余度被切除。
可选方案中，所述反馈测量单元还用于将电流和电机霍尔计数反馈给所述主控制单元和所述备控制单元，所述电流为电机绕组电流，所述电机霍尔计数为电机轴角度位置。
可选方案中，所述无人机上安装有用于监测所述无人机前轮的角位移传感器，所述反馈测量单元基于所述角位移传感器的监测将所述前轮的当前状态反馈给所述主控制单元和所述备控制单元。
本实用新型还提供了一种无人机，包括上述的双余度收放控制系统。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型主/备驱动单元和主/备作动器均为多个，主控制系统用于控制多条控制路线，备控制系统用于控制多条控制路线。即飞机的前轮、前起落架、左主起落架和右主起落架分别有两套控制系统进行控制，增加了控制的可靠性和精确性。
本实用新型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实用新型的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了根据本实用新型一实施例的一种无人机起落架双余度收放控制系统示意图。
1-1主控制单元；1-2备控制单元；2-余度管理控制单元；3-1-主转弯驱动单元；3-2-备转弯驱动单元；4-1-主前起驱动单元；4-2-备前起驱动单元； 5-1-主左主起驱动单元；5-2-备左主起驱动单元；6-1-主右主起驱动单元； 6-2-备右主起驱动单元；7-1-主转弯作动器；7-2-备转弯作动器；8-1-主前起作动器；8-2-备前起作动器；9-1-主左主起作动器；9-2-备左主起作动器； 10-1-主右主起作动器；10-2-备右主起作动器；11-飞控系统。
具体实施方式
下面将更详细地描述本实用新型。虽然本实用新型提供了优选的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型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实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参照图1，本实用新型一实施例提供了一种无人机起落架双余度收放控制系统，所述起落架包括前起落架、左主起落架和右主起落架，所述控制系统包括：
主控制单元、备控制单元、主驱动单元、备驱动单元、余度管理控制单元2、主作动器和备作动器；所述主驱动单元和所述备驱动单元均包括转弯驱动单元、前起驱动单元、左主起驱动单元、右主起驱动单元；所述主作动器和所述备作动器均包括转弯作动器、前起作动器、左主起作动器、右主起作动器；
所述主控制单元和所述备控制单元均与无人机的飞控系统11双向通讯。所述主控制单元、所述主驱动单元和所述主作动器依次连接；所述备控制单元、所述备驱动单元和所述备作动器依次连接。所述转弯作动器、前起作动器、左主起作动器、右主起作动器分别用于控制所述无人机的前轮、前起落架、左主起落架和右主起落架；
所述主控制单元用于接收所述飞控系统下发的控制指令，通过相应的所述主驱动单元控制相应的所述主作动器工作，实现所述无人机的前轮转弯以及起落架收放；
所述备控制单元用于接收所述飞控系统下发的控制指令，通过相应的所述备驱动单元控制相应的所述备作动器工作，实现所述无人机的前轮转弯以及起落架收放；
所述余度管理控制单元2与所述主控制单元和所述备控制单元通信连接，用于实现所述主控制单元和所述备控制单元之间的数据传输。
本实施例包括两套类似的系统，一套为主系统一套为备系统，主系统包括：主控制单元1-1-主驱动单元(包括主转弯驱动单元3-1/主前起驱动单元4-1/主左主起驱动单元5-1/主右主起驱动单元6-1)-主作动器(包括主前起作动器8-1/主左主起作动器9-1/主右主起作动器10-1/主转弯作动器7-1)。备系统包括：备控制单元1-2-备驱动单元(包括备转弯驱动单元3-2/备前起驱动单元4-2/备左主起驱动单元5-2/备右主起驱动单元6-2)-备作动器(包括备前起作动器8-2/备左主起作动器9-2/备右主起作动器10-2/备转弯作动器7-2)。主驱动单元和备驱动单元均包括4个驱动单元，即本实施例包括8 个驱动单元，相应的，本实施例包括8个作动器。
本实施例中，所述主控制单元、所述主驱动单元和所述主作动器依次连接意思为主系统的转弯驱动单元和转弯作动器连接，前起驱动单元和前起作动器连接，左主起驱动单元和左主起作动器连接，右主起驱动单元和右主起作动器连接。同理，所述备控制单元、所述备驱动单元和所述备作动器依次连接意思是备系统的转弯驱动单元和转弯作动器连接，前起驱动单元和前起作动器连接，左主起驱动单元和左主起作动器连接，右主起驱动单元和右主起作动器连接。
本实施例中，所述控制系统具有两路电源电路，分别用于外接28V控制电源和270V功率电源，两路电源电路相互隔离。所述控制系统还包括用于对28V电源电路进行处理的：EMI滤波器、DC-DC直流转换模块以及 SPD浪涌保护器模块。
本实施例主控制单元、备控制单元、主驱动单元和备驱动单元安装在一块电路板上，可以采用插槽式安装在电路板上，能够进行快速的安装以及更换。
主控制单元和备控制单元均与无人机的飞控系统11双向通讯。本实施例中，所述主控制单元和所述备控制单元均通过RS422接口与所述飞控系统11双向通讯。飞控系统11向主/备控制单元发送控制指令，主/备控制单元向飞控系统反馈信息(如起落架的位置信息，故障检测结果)。余度管理控制单元可工作于主驱动状态，也可根据故障检测切换至备余度状态，同时在应急操作状态下也提供主备余度同时输出的工作模式，多种驱动模式为决策执行提供更有效的输出能力。即，在主控制系统下，控制系统控制起落架动作，当主作动器出现故障时，由备控制系统控制起落架动作。主控制系统和备控制系统也可以同时工作，分别控制不同的作动器。
本实施例中，所述无人机上安装有用于监测所述起落架位置状态的直线位移传感器(LVDT)和行程开关；所述控制系统包括反馈测量单元，所述反馈测量单元基于所述直线位移传感器和所述行程开关的监测将所述起落架的当前位置反馈给所述主控制单元和所述备控制单元；所述主控制单元和所述备控制单元将所述位置信息反馈给所述飞控系统。每个作动器均包括电机及传动机构；其中，所述电机配备有电磁锁，当余度处于正常工作状态时，所述电磁锁通电，对应电机正常运行；当余度处于故障状态时，所述电磁锁断电，对应电机锁定，故障余度被切除。需要说明的是余度管理控制单元的控制方式属于现有技术。
所述反馈测量单元还用于将电流和电机霍尔计数反馈给所述主控制单元和所述备控制单元，所述电流为电机绕组电流，所述电机霍尔计数为电机轴角度位置。
所述无人机上安装有用于监测所述无人机前轮的角位移传感器 (RVDT)，所述反馈测量单元基于所述角位移传感器的监测将所述前轮的当前状态反馈给所述主控制单元和所述备控制单元。
控制系统可根据电机霍尔计数、位移传感器(直线位移传感器和角度位移传感器)、行程开关以及电流综合判断飞机前轮和起落架的位置，有效增加判断的可靠性。
本实用新型的主/备控制单元接收飞控系统的指令，通过相应的主/备驱动单元驱动相应的主/备作动器属于现有技术。余度管理控制单元通信连接主/备控制单元，实现余度切换也属于现有技术。
本实用新型的创新点在于主/备驱动单元和主/备作动器均为多个，主控制系统能够控制多条控制路线，备控制系统能够控制多条控制路线。即飞机的前轮、前起落架、左主起落架和右主起落架分别有两套控制系统进行控制，增加了控制的可靠性和精确性。
以上已经描述了本实用新型的各实施例，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 (9)

1.一种无人机起落架双余度收放控制系统，其特征在于，所述起落架包括前起落架、左主起落架和右主起落架，所述控制系统包括：
主控制单元、备控制单元、主驱动单元、备驱动单元、余度管理控制单元、主作动器和备作动器；所述主驱动单元和所述备驱动单元均包括转弯驱动单元、前起驱动单元、左主起驱动单元、右主起驱动单元；所述主作动器和所述备作动器均包括转弯作动器、前起作动器、左主起作动器、右主起作动器；
所述主控制单元和所述备控制单元均与无人机的飞控系统双向通讯；所述主控制单元、所述主驱动单元和所述主作动器依次连接；所述备控制单元、所述备驱动单元和所述备作动器依次连接；
所述转弯作动器、前起作动器、左主起作动器、右主起作动器分别用于控制所述无人机的前轮、前起落架、左主起落架和右主起落架；
所述主控制单元用于接收所述飞控系统下发的控制指令，通过相应的所述主驱动单元控制相应的所述主作动器工作，实现所述无人机的前轮转弯以及起落架收放；
所述备控制单元用于接收所述飞控系统下发的控制指令，通过相应的所述备驱动单元控制相应的所述备作动器工作，实现所述无人机的前轮转弯以及起落架收放；
所述余度管理控制单元与所述主控制单元和所述备控制单元通信连接，用于实现所述主控制单元和所述备控制单元之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的无人机起落架双余度收放控制系统，其特征在于，所述控制系统具有两路电源电路，分别用于外接28V控制电源和270V功率电源，两路电源电路相互隔离。
3.根据权利要求2所述的无人机起落架双余度收放控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于对28V电源电路进行处理的：EMI滤波器、DC-DC直流转换模块以及SPD浪涌保护器模块。
4.根据权利要求1所述的无人机起落架双余度收放控制系统，其特征在于，所述主控制单元和所述备控制单元均通过RS422接口与所述飞控系统双向通讯。
5.根据权利要求1所述的无人机起落架双余度收放控制系统，其特征在于，所述无人机上安装有用于监测所述起落架位置状态的直线位移传感器和行程开关；
所述控制系统包括反馈测量单元，所述反馈测量单元基于所述直线位移传感器和所述行程开关的监测将所述起落架的当前位置反馈给所述主控制单元和所述备控制单元；
所述主控制单元和所述备控制单元将所述位置信息反馈给所述飞控系统。
6.根据权利要求5所述的无人机起落架双余度收放控制系统，其特征在于，所述作动器包括电机及传动机构；其中，所述电机配备有电磁锁，当余度处于正常工作状态时，所述电磁锁通电，对应电机正常运行；当余度处于故障状态时，所述电磁锁断电，对应电机锁定，故障余度被切除。
7.根据权利要求6所述的无人机起落架双余度收放控制系统，其特征在于，所述反馈测量单元还用于将电流和电机霍尔计数反馈给所述主控制单元和所述备控制单元，所述电流为电机绕组电流，所述电机霍尔计数为电机轴角度位置。
8.根据权利要求5所述的无人机起落架双余度收放控制系统，其特征在于，所述无人机上安装有用于监测所述无人机前轮的角位移传感器，所述反馈测量单元基于所述角位移传感器的监测将所述前轮的当前状态反馈给所述主控制单元和所述备控制单元。
9.一种无人机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的双余度收放控制系统。
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