[發(fā)明專利]基于CAN總線結(jié)構(gòu)的直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011572575.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN112684743A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙軒;莫?jiǎng)俨?/a>;金海俊;魏婧玲;魏?jiǎn)⒚?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州飛行控制有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;G06F13/42
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.基于CAN總線結(jié)構(gòu)的直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：包括飛控計(jì)算機(jī)、若干個(gè)串聯(lián)舵機(jī)以及接線模塊，飛控計(jì)算機(jī)、串聯(lián)舵機(jī)作為節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接在接線模塊上，形成星型物理分布的CAN總線系統(tǒng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線結(jié)構(gòu)的直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的串聯(lián)舵機(jī)的控制系統(tǒng)雙余度配置，當(dāng)主控通道失效的情況下可轉(zhuǎn)入備份通道工作，提高控制系統(tǒng)的安全性和任務(wù)可靠性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線結(jié)構(gòu)的直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的飛控計(jì)算機(jī)是主節(jié)點(diǎn)，其它若干個(gè)串聯(lián)舵機(jī)是次要節(jié)點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線結(jié)構(gòu)的直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：飛控計(jì)算機(jī)與串聯(lián)舵機(jī)之間采用應(yīng)答方式交換數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線結(jié)構(gòu)的直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的接線模塊設(shè)置在直升機(jī)機(jī)艙中，接線模塊對(duì)外有多個(gè)接口，通過接口的兩個(gè)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)了CAN總線的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線結(jié)構(gòu)的直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：CAN總線系統(tǒng)通訊模式為全雙工，通訊速率500kbps，CAN總線數(shù)據(jù)使用29位標(biāo)識(shí)符，并且節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間CAN總線數(shù)據(jù)交換使用數(shù)據(jù)幀傳輸。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線結(jié)構(gòu)的直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：CAN總線系統(tǒng)的通信協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)以CAN2.0B的幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，包含起始位、仲裁域、控制位、數(shù)據(jù)域、CRC位、應(yīng)答位和結(jié)束位，總線信息標(biāo)識(shí)符采用靜態(tài)分配。

8.根據(jù)權(quán)利要求1－7任一所述直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：飛控計(jì)算機(jī)按照20ms的固定周期，定時(shí)向串聯(lián)舵機(jī)發(fā)送控制指令，串聯(lián)舵機(jī)在收到控制指令后立即響應(yīng)指令，串聯(lián)舵機(jī)延遲2.5ms后，按照0.5ms的周期，向飛控計(jì)算機(jī)返回其位置信息和監(jiān)控信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求8任一所述直升機(jī)串聯(lián)舵機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：所述的監(jiān)控信息通過串聯(lián)舵機(jī)的模型監(jiān)控計(jì)算得到，具體計(jì)算過程包括以下步驟：

步驟1：計(jì)算串聯(lián)舵機(jī)模型一個(gè)控制周期內(nèi)的位移S，S＝V×Tj，其中V是串聯(lián)舵機(jī)理論速度，Tj是串聯(lián)舵機(jī)控制周期；

步驟2：將串聯(lián)舵機(jī)模型一個(gè)控制周期內(nèi)的位移S轉(zhuǎn)換為電壓U，U＝S×XK，其中XK是串聯(lián)舵機(jī)電壓/位移轉(zhuǎn)換比例因子；

步驟3：計(jì)算串聯(lián)舵機(jī)模型反饋因子Pm，Pm＝U÷P，其中，P為串聯(lián)舵機(jī)控制電路的開環(huán)增益；

步驟4：計(jì)算當(dāng)前控制周期的串聯(lián)舵機(jī)輸入指令位置Xin與前一控制周期的串聯(lián)舵機(jī)模型位置Y(n－1)的差值Δ，Δ＝Xin－Y(n－1)；

步驟5：計(jì)算串聯(lián)舵機(jī)模型增益P₀；

如果Δ≥0，P₀＝P，如果Δ＜0，P₀＝－P；

步驟6：計(jì)算當(dāng)前控制周期串聯(lián)舵機(jī)模型位置Y(n)，Y(n)＝Y(jié)(n－1)+P₀×Pm；

步驟7：反饋監(jiān)控信息，具體為：計(jì)算當(dāng)前控制周期串聯(lián)舵機(jī)模型位置Y(n)與當(dāng)前控制周期的位置反饋Pos的差值，并將差值與模型監(jiān)控位置閾值Δm比較，如果差值的絕對(duì)值大于Δm，計(jì)數(shù)變量e加1，如果差值的絕對(duì)值小于等于Δm，計(jì)數(shù)變量e減1，計(jì)數(shù)變量e的最小值為0，當(dāng)計(jì)數(shù)變量e大于計(jì)數(shù)閾值N，串聯(lián)舵機(jī)向飛控計(jì)算機(jī)報(bào)模型監(jiān)控故障，當(dāng)計(jì)數(shù)變量e小于等于計(jì)數(shù)閾值N，串聯(lián)舵機(jī)向飛控計(jì)算機(jī)報(bào)模型監(jiān)控正常。