无人直升机发动机定转速控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术提出一种无人直升机发动机定转速控制方法及控制系统，该方法包括以下步骤：检测发动机的平均转速和瞬时转速；根据发动机的平均转速和发动机的目标转速之间的差值及无人直升机当前的飞行状态信息对节气门开度进行调整；根据调整后的节气门开度和发动机的状态信息确定喷油量和喷油时刻；根据发动机的瞬时转速对喷油量和喷油时刻或补气量进行修正，并根据修正后的喷油量和喷油时刻进行喷油控制，以及根据补气量进行补气控制。本发明专利技术能够提升发动机转速的稳定性，无需增加额外成本，计算量小，且系统响应速度快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空
，特别涉及一种无人直升机发动机定转速控制方法及控制系统。
技术介绍
直升机的旋翼通常工作在恒定的转速状态下。目前无人直升机发动机使用带ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)的发动机或化油器发动机，通过在飞控系统中增加定转速控制器，完成发动机的恒定转速控制。通常发动机对旋翼转速的控制方法为在发动机处或者旋翼处增加传感器，通过测量手段获得旋翼或发动机的转速，从而调节油门位置使旋翼转速达到恒定。目前相关的无人直升机发动机定转速控制方法主要有：(1)通过单一调节油门位置的方式使直升机旋翼达到定转速状态，会因飞行过程中需用功率的波动导致旋翼转速的波动。目前的解决方法是通过对所使用发动机建立较精确的仿真模型，并针对直升机所有飞行状态下的发动机油门值进行精确标定来保证所设计的转速控制器将发动机转速稳定在设定转速附近。该标定方法工作量较大，且控制系统对标定值敏感，鲁棒性较差。(2)通过使用旋翼转速的方式进行控制，由于旋翼转速与发动机转速相比，转速较低，在控制过程中会产生较大的误差。(3)直升机飞行过程中，发动机始终保持在高转速的工作状态(与汽车定速巡航/摩托车怠速定速工况完全不同)，目前的单一平均转速反馈方式无法满足高转速状态下转速波动小的需求。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种无人直升机发动机定转速控制方法，该方法能够提升发动机转速的稳定性，无需增加额外成本，计算量小，且系统响应速度快。本专利技术的另一个目的在于提供一种无人直升机发动机定转速控制方法。为了实现上述目的，本专利技术第一方面的实施例提出了一种无人直升机发动机定转速控制方法，包括以下步骤：检测发动机的平均转速和瞬时转速；根据所述发动机的平均转速和发动机的目标转速之间的差值及无人直升机当前的飞行状态信息对节气门开度进行调整；根据调整后的节气门开度和发动机的状态信息确定喷油量和喷油时刻；以及根据所述发动机的瞬时转速对所述喷油量和喷油时刻或所述补气量进行修正，并根据修正后的喷油量和喷油时刻进行喷油控制，以及根据所述补气量进行补气控制。另外，根据本专利技术上述实施例的无人直升机发动机定转速控制方法还可以具有如下附加的技术特征：在一些示例中，所述检测发动机的平均转速和瞬时转速，具体包括：获取单位时间内所述发动机的转速信号的脉冲数量，并根据所述转速信号的脉冲数量确定所述发动机的平均转速，具体为：RPMavarage＝nsensor/(N·Δt)×60，其中，RPMavarage为所述发动机的平均转速，Δt为所述单位时间，nsensor为在所述单位时间内所述发动机的转速信号的脉冲数量，N为发动机旋转一转中的转速信号的脉冲数量；通过如下公式计算所述发动机的瞬时转速：RPMinstant＝60/T，其中，RPMinstant为所述发动机的瞬时转速，T为一个做功周期对应的发动机曲轴旋转一转的周期。在一些示例中，所述发动机为电喷发动机，所述转速信号为所述发动机触发器输出的脉冲信号，或者，所述发动机为化油器发动机，所述转速信号为点火线圈点火脉冲信号。在一些示例中，还包括：通过光耦对所述转速信号进行光电隔离。在一些示例中，所述无人直升机当前的飞行状态信息包括所述无人直升机的旋翼的桨距和飞行速度。根据本专利技术实施例的无人直升机发动机定转速控制方法，具有以下优点：1)通过双转速(平均转速和瞬时转速)参与控制，每个转速参与单独作动器的控制，提升发动机转速的稳定性，同时控制过程中运算量没有过大提高；2)使用对发动机控制的方式控制直升机旋翼转速，只需使用发动机自身的转速传感器，无需增加其他转速传感器，简化了系统结构；3)发动机瞬时转速参与控制，直接调控喷油器或补气装置，加快了系统的响应速度；4)控制过程鲁棒性较高，无需对被控无人机的飞行状态进行高精度标定，降低标定工作量。本专利技术第二方面的实施例提供了一种无人直升机发动机定转速控制系统，包括：检测模块，所述检测模块用于检测发动机的平均转速和瞬时转速；控制模块，所述控制模块用于根据所述发动机的平均转速和发动机的目标转速之间的差值及无人直升机当前的飞行状态信息对节气门开度进行调整；电喷模块，所述电喷模块用于根据调整后的节气门开度和发动机的状态信息确定喷油量和喷油时刻；以及调整模块，所述调整模块用于根据所述发动机的瞬时转速对所述喷油量和喷油时刻或所述补气量进行修正，并根据修正后的喷油量和喷油时刻进行喷油控制，以及根据所述补气量进行补气控制。另外，根据本专利技术上述实施例的无人直升机发动机定转速控制系统还可以具有如下附加的技术特征：在一些示例中，所述检测发动机的平均转速和瞬时转速，具体包括：获取单位时间内所述发动机转速信号的脉冲数量，并根据所述转速信号的脉冲数量确定所述发动机的平均转速，具体为：RPMavarage＝nsensor/(N·Δt)×60，其中，RPMavarage为所述发动机的平均转速，Δt为所述单位时间，nsensor为在所述单位时间内所述发动机的转速信号的脉冲数量，N为发动机旋转一转中的转速信号的脉冲数量；通过如下公式计算所述发动机的瞬时转速：RPMinstant＝60/T，其中，RPMinstant为所述发动机的瞬时转速，T为一个做功周期对应的发动机曲轴旋转一转的周期。在一些示例中，所述发动机为电喷发动机，所述转速信号为所述发动机触发器输出的脉冲信号，或者，所述发动机为化油器发动机，所述转速信号为点火线圈点火脉冲信号。在一些示例中，还包括：光电隔离模块，所述光电隔离模块用于通过光耦对所述转速信号进行光电隔离。在一些示例中，所述无人直升机当前的飞行状态信息包括所述无人直升机的旋翼的桨距和飞行速度。根据本专利技术实施例的无人直升机发动机定转速控制系统，具有以下优点：1)通过双转速(平均转速和瞬时转速)参与控制，每个转速参与单独作动器的控制，提升发动机转速的稳定性，同时控制过程中运算量没有过大提高；2)使用对发动机控制的方式控制直升机旋翼转速，只需使用发动机自身的转速传感器，无需增加其他转速传感器，简化了系统结构；3)发动机瞬时转速参与控制，直接调控喷油器或补气装置，加快了系统的响应速度；4)控制过程鲁棒性较高，无需对被控无人机的飞行状态进行高精度标定，降低标定工作量。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人直升机发动机定转速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：检测发动机的平均转速和瞬时转速；根据所述发动机的平均转速和发动机的目标转速之间的差值及无人直升机当前的飞行状态信息对节气门开度进行调整；根据调整后的节气门开度和发动机的状态信息确定喷油量和喷油时刻；以及根据所述发动机的瞬时转速对所述喷油量和喷油时刻或所述补气量进行修正，并根据修正后的喷油量和喷油时刻进行喷油控制，以及根据所述补气量进行补气控制。

【技术特征摘要】
1.一种无人直升机发动机定转速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测发动机的平均转速和瞬时转速；
根据所述发动机的平均转速和发动机的目标转速之间的差值及无人直升机当前的飞行
状态信息对节气门开度进行调整；
根据调整后的节气门开度和发动机的状态信息确定喷油量和喷油时刻；以及
根据所述发动机的瞬时转速对所述喷油量和喷油时刻或所述补气量进行修正，并根据
修正后的喷油量和喷油时刻进行喷油控制，以及根据所述补气量进行补气控制。
2.根据权利要求1所述的无人直升机发动机定转速控制方法，其特征在于，所述检测
发动机的平均转速和瞬时转速，具体包括：
获取单位时间内所述发动机的转速信号的脉冲数量，并根据所述转速信号的脉冲数量
确定所述发动机的平均转速，具体为：
RPMavarage＝nsensor/(N·Δt)×60，
其中，RPMavarage为所述发动机的平均转速，Δt为所述单位时间，nsensor为在所述单位时
间内所述发动机的转速信号的脉冲数量，N为发动机旋转一转中的转速信号的脉冲数量；
通过如下公式计算所述发动机的瞬时转速：
RPMinstant＝60/T，
其中，RPMinstant为所述发动机的瞬时转速，T为一个做功周期对应的发动机曲轴旋转一
转的周期。
3.根据权利要求2所述的无人直升机发动机定转速控制方法，其特征在于，
所述发动机为电喷发动机，所述转速信号为所述发动机触发器输出的脉冲信号，或者，
所述发动机为化油器发动机，所述转速信号为点火线圈点火脉冲信号。
4.根据权利要求3所述的无人直升机发动机定转速控制方法，其特征在于，还包括：
通过光耦对所述转速信号进行光电隔离。
5.根据权利要求1所述的无人直升机发动机定转速控制方法，其特征在于，所述无人
直升机当前的飞行状态信息包括所述无人直升机的旋翼的桨距和飞行速度。
6.一种无人直升机发动机定转速控制系统，其特征在于，包括：
检测模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩文，姜辰，张玉文，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44