[發明專利]基于CAN總線結構的直升機串聯舵機控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 202011572575.2
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112684743A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 趙軒;莫勝波;金海俊;魏婧玲;魏啟明
• 申請（專利權）人: 蘭州飛行控制有限責任公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G06F13/42
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明屬于航空技術領域，涉及一種基于CAN總線結構的直升機串聯舵機控制系統及控制方法，在星型物理分布的CAN總線設備中，以接線模塊為中心，節點設備通過電纜與接線模塊連接，飛控計算機、串聯舵機作為節點設備組成CAN總線系統。串聯舵機控制系統雙余度配置，主控通道失效的情況下可轉入備份通道工作，提高系統的安全性和任務可靠性，飛控計算機是主節點，其它若干個串聯舵機是次要節點，飛控計算機與串聯舵機之間采用應答方式交換數據，串聯舵機具有完整的自監控能力，并可通過CAN總線上報詳細監控信息，可以根據直升機自動飛控系統的要求便捷的增減串聯舵機的數量。

技術領域

本發明屬于航空技術領域，涉及一種基于CAN總線結構的直升機串聯舵機控制系統及控制方法。

背景技術

直升機自動飛行控制系統是一種用于自動駕駛和引導的自動化設備，可以減輕直升機駕駛員的操作強度，改善直升機的操縱品質。直升機自動飛控系統的執行機構一般由串聯舵機和并聯舵機組成，以往串聯舵機的控制系統包含了閉環控制、功率驅動等功能組件，系統組件多，抗干擾能力差，測試性和維護性不好。

發明內容

本發明的目的是：提出一種基于CAN總線結構的直升機串聯舵機控制系統及控制方法，簡化舵機控制系統，提高集成化程度，提高測試性和維護性，增強抗干擾能力。

本發明的技術方案：

基于CAN總線結構的直升機串聯舵機控制系統，包括飛控計算機、若干個串聯舵機以及接線模塊，飛控計算機、串聯舵機作為節點設備連接在接線模塊上，形成星型物理分布的CAN總線系統。

進一步，所述的串聯舵機的控制系統雙余度配置，當主控通道失效的情況下可轉入備份通道工作，提高控制系統的安全性和任務可靠性。

進一步，所述的飛控計算機是主節點，其它若干個串聯舵機是次要節點。

進一步，飛控計算機與串聯舵機之間采用應答方式交換數據。

進一步，所述的接線模塊設置在直升機機艙中，接線模塊對外有多個接口，通過接口的兩個點與節點設備連接，實現了CAN總線的星型拓撲結構。

進一步，CAN總線系統通訊模式為全雙工，通訊速率500kbps，CAN總線數據使用29位標識符，并且節點設備之間CAN總線數據交換使用數據幀傳輸。

進一步，CAN總線系統的通信協議的幀結構以CAN2.0B的幀結構為基礎，包含起始位、仲裁域、控制位、數據域、CRC位、應答位和結束位，總線信息標識符采用靜態分配。

進一步，飛控計算機按照20ms的固定周期，定時向串聯舵機發送控制指令，串聯舵機在收到控制指令后立即響應指令，串聯舵機延遲2.5ms后，按照0.5ms的周期，向飛控計算機返回其位置信息和監控信息。

直升機串聯舵機控制系統的控制方法，所述的監控信息通過串聯舵機的模型監控計算得到，具體計算過程包括以下步驟：

步驟1：計算串聯舵機模型一個控制周期內的位移S，S＝V×Tj，其中V是串聯舵機理論速度，Tj是串聯舵機控制周期；

步驟2：將串聯舵機模型一個控制周期內的位移S轉換為電壓U，U＝S×XK，其中XK是串聯舵機電壓/位移轉換比例因子；

步驟3：計算串聯舵機模型反饋因子Pm，Pm＝U÷P，其中，P為串聯舵機控制電路的開環增益；

步驟4：計算當前控制周期的串聯舵機輸入指令位置Xin與前一控制周期的串聯舵機模型位置Y(n－1)的差值Δ，Δ＝Xin－Y(n－1)；

步驟5：計算串聯舵機模型增益P₀；

如果Δ≥0，P₀＝P，如果Δ＜0，P₀＝－P；