[發明專利]一種通用化的直升機實驗室測控系統

有效

• 申請號: 201410012445.1
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103777625B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 趙琦;張正浩;劉蘇瀟;陸國雷;馮文全
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

技術領域

本發明涉及一種通用化的直升機實驗室測控系統。它能準確有效的完成直升機實驗室旋翼轉速測量、槳距計算、旋翼揮舞角/變距角測量、開關信號測量以及實驗塔臺旋翼步進電機控制等功能。該發明屬于直升機旋翼系統測試領域。

背景技術

無人直升機作為無人駕駛飛行器能夠在高靈活度、低危險性的條件下完成多種任務，近年來不僅成為了各高校、科研機構的研究實驗平臺，更成為現代化武器裝備發展的熱門方向。直升機實驗室是直升機項目各個子系統檢測、維護、改進和試驗的重要保證，是提高直升機故障檢測和診斷能力的主要手段。

北京航空航天大學直升機實驗室主要針對共軸雙旋翼直升機旋翼系統進行檢測，同時也能完成單旋翼系統測試。實驗室分為實驗塔臺與實驗控制室兩部分，其中實驗塔臺在測試時將安裝旋翼運轉，這就對測試系統提出了以下要求：

(1)由于安全問題，測試人員無法在旋翼運轉狀態下進入實驗塔臺進行測試，故需要測試系統采集各項參數傳輸回實驗控制室進行分析；

(2)對系統所有數據要求采集后實時、精確顯示在工控機上，以便保證實驗參數的準確性；

(3)要求測試系統界面友好、簡明，根據實際需求對采集參數進行處理，無需相關測試系統知識儲備、其他常規工具（萬用表、示波器、量角器等）。

目前國內的共軸雙旋翼直升機遙控遙測系統大多針對無人直升機飛行控制及數據采集。越來越多的無人直升機設計與投入使用，過去以型號為主線的自上而下的測試管理模式已逐漸不能滿足要求，直升機實驗室測試系統成為必須面對的一個課題。

發明內容

本發明的目的是提供一種通用化的直升機實驗室測控系統，以滿足直升機設計與測試的實際需求，能夠完成直升機實驗室旋翼轉速測量、槳距計算、旋翼揮舞角/變距角測量、開關信號測量以及實驗塔臺旋翼步進電機控制等功能。

本發明的技術方案在于：如圖1所示，本發明一種通用化的直升機實驗室測控系統，整個系統分為3部分：前端信號采集模塊1、中心處理單元模塊2和顯示與控制模塊3，按照一定的流程完成對旋翼系統測試過程中遙測數據的接收、處理、分類存儲、顯示，遙控指令的發送等功能。各模塊之間的連接關系如下所述：前端信號采集模塊1通過信號線接入DB62接口與中心處理單元模塊2相連接，完成遙測數據的采集，通過相應的處理之后進入中央處理單元模塊2的核心部分——現場可編程門陣列（Field?Programmable?Gate?Array，即FPGA，本發明FPGA采用xilinx公司的spartan‐3芯片）；中心處理單元模塊2通過PCI插槽接入PCI總線，由PCI總線控制器PCI9054芯片完成和顯示與控制模塊3相連接，完成中心處理單元模塊2與顯示與控制模塊3的通信，顯示與控制模塊3完成遙測數據的分類處理、存儲，并將遙控指令發送給中心處理單元模塊2。

所述的前端信號采集模塊1由（1.1）滑動電位計、（1.2）光電轉換器及（1.3）開關電路三部分組成，且這三部分相互獨立。

該（1.1）滑動電位計為通用設備，選用的型號為WDS36，將對旋翼處在不同角度位置時相應電信號（即模擬角度信號）進行采集，通過前端信號采集模塊1中的信號連接器送入中心處理單元模塊2；該（1.2）光電轉換器為通用設備，選用設備滿足以下參數要求即可：高10mm、反射距離<2mm、工作電壓0～15V，光電轉換器將對光信號轉換為電信號（即轉速/方向信號）進行采集，通過前端信號采集模塊1中的信號連接器送入中心處理單元模塊2，旋翼每轉動一周，光電傳感器輸出四個脈沖電壓信號，通過數據處理可得出轉速值；該（1.3）開關電路為實驗室常規接線，滿足開關按下時電路接高電平、松開時電路接低電平即可，開關電路（即開關信號）的高低電平狀態作為電信號通過前端信號采集模塊1中的信號連接器送入中心處理單元模塊2。