[發(fā)明專利]風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)的飛行控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010818038.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN111829751A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建鋒;蘆士光;譚浩;楊文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司哈爾濱空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): G01M9/08
• 分類號(hào): G01M9/08;G01M9/06
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 劉坤

本發(fā)明是一種風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)的飛行控制系統(tǒng)及方法，屬于風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)領(lǐng)域，目的是解決識(shí)別模型偏航角，功能單一，無法滿足復(fù)雜的風(fēng)洞試驗(yàn)需求等問題。該系統(tǒng)由可編程自動(dòng)駕駛儀、遙控器接收機(jī)、遙控器、電源、適配電路、電臺(tái)、陀螺儀、編碼器、飛行控制程序等構(gòu)成，通過三自由度支撐裝置與模型支桿連接，以及飛行控制裝置按照控制律及控制程序控制模型舵面，實(shí)現(xiàn)模型姿態(tài)和姿態(tài)角速度測量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備與外部計(jì)算機(jī)的無線通訊，省去操作人員的現(xiàn)場手動(dòng)作業(yè)，降低風(fēng)洞模擬飛行試驗(yàn)中飛行器的控制難度，提高控制效率，解決了開發(fā)板尺寸較大，占用模型空間，有效的減小了模型重量，大大降低了開發(fā)難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)的飛行控制系統(tǒng)及方法，尤其涉及風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)的飛行控制，屬于風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)是在國內(nèi)剛剛起步的風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)，把飛行器模型安裝在風(fēng)洞中具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的專用支撐裝置上，讓模型三個(gè)角位移可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)或者按照飛行器的飛行要求加以實(shí)時(shí)舵面操縱控制，較為真實(shí)地模擬飛行器的機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程，可同時(shí)測量飛行器氣動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，檢驗(yàn)飛行器響應(yīng)和操縱控制特性，從而達(dá)到氣動(dòng)與運(yùn)動(dòng)一體化研究，探索氣動(dòng)與運(yùn)動(dòng)耦合機(jī)理的目的。試驗(yàn)中核心控制元件為飛行控制裝置，飛行控制裝置需要實(shí)現(xiàn)模型多舵機(jī)控制、傳感器數(shù)據(jù)采集、外部指令獲取、試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄保存、控制律或控制程序修改等功能。

應(yīng)用于風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)的飛行控制裝置可采用航模飛控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，該方案一般只能夠完成模型的低精度姿態(tài)控制，另在風(fēng)洞屏蔽作用下無法識(shí)別模型偏航角，功能單一，無法滿足復(fù)雜的風(fēng)洞試驗(yàn)需求；也可采用嵌入式開發(fā)板實(shí)現(xiàn)，如DSP開發(fā)板、ARM開發(fā)板等，該方案一般可實(shí)現(xiàn)風(fēng)洞試驗(yàn)需求，但開發(fā)板一般尺寸較大，占用模型空間，并增加模型重量，開發(fā)難度大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決識(shí)別模型偏航角，功能單一，無法滿足復(fù)雜的風(fēng)洞試驗(yàn)需求等問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)的飛行控制系統(tǒng)，具體方案如下：

方案一：該系統(tǒng)包括可編程自動(dòng)駕駛儀、電臺(tái)、電源、適配電路、外設(shè)接口適配器、遙控器接收機(jī)、遙控器、陀螺儀和編碼器；

可編程自動(dòng)駕駛儀連接有外設(shè)接口適配器，外設(shè)接口適配器同時(shí)連接1到10個(gè)PWM控制形式舵機(jī)；

遙控器接收機(jī)通過外設(shè)接口適配器與可編程自動(dòng)駕駛儀連接，并與遙控器建立通訊；

陀螺儀與外設(shè)接口適配器連接；

編碼器連接在外設(shè)接口適配器上；

電臺(tái)與計(jì)算機(jī)、可編程自動(dòng)駕駛儀建立連接；

電源負(fù)責(zé)為該系統(tǒng)供電；

適配電路用于將電源電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并適配至可編程自動(dòng)駕駛儀、電臺(tái)、外設(shè)接口適配器、遙控器接收機(jī)。

進(jìn)一步地，所述電臺(tái)包括主電臺(tái)和從電臺(tái)，其中主電臺(tái)負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行無線通訊，從電臺(tái)一端連接可編程自動(dòng)駕駛儀，另一端由電源連接的適配電路連接為從電臺(tái)供電。

進(jìn)一步地，所述的電源，由鋰電組構(gòu)成，輸出最高11.6V電壓；所述的適配電路，將電源進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換從而適配所述的其他設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述的陀螺儀為三軸MEMS陀螺儀；所述的編碼器為三個(gè)增量式編碼器。

方案二：風(fēng)洞虛擬飛行試驗(yàn)的飛行控制方法，是基于上述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，方法步驟如下：

步驟一：操作人員通過計(jì)算機(jī)連接所述的電臺(tái)與飛行控制系統(tǒng)建立無線通訊，遠(yuǎn)程控制可編程自動(dòng)駕駛儀或電源；

步驟二：操作人員通過所述的遙控器發(fā)射遙控指令，經(jīng)遙控器接收機(jī)接收后，通過外設(shè)接口適配器將遙控指令發(fā)送給可編程自動(dòng)駕駛儀；