双余度无人机刹车控制器制造技术

本实用新型专利技术公开一种双余度无人机刹车控制器，主要由主控制系统、备份控制系统与监控仲裁单元组成；主控制系统包括主控制微处理器、主总线收发器和主内部电源；备份控制系统包括备份控制微处理器、备份总线收发器和备份内部电源。本实用新型专利技术在现有刹车控制器基础上，采用备份控制系统的各元器件全部断电，降低元器件的电应力，解决了热备份控制系统元器件寿命受电应力影响的问题；并利用监控仲裁单元对当前的PWM信号占空比指令进行缓存，解决了冷备份刹车控制方法中PWM信号输出存在中断的问题。

Dual Redundancy Unmanned Aerial Vehicle Brake Controller

The utility model discloses a dual-redundancy UAV brake controller, which is mainly composed of a main control system, a backup control system and a monitoring arbitration unit; the main control system includes a main control microprocessor, a main bus transceiver and a main internal power supply; and the backup control system includes a backup control microprocessor, a backup bus transceiver and a backup internal power supply. Based on the existing brake controller, the utility model adopts all components of the backup control system to power off, reduces the electrical stress of the components, solves the problem that the life of the components of the hot backup control system is affected by the electrical stress, and uses the monitoring arbitration unit to buffer the current PWM signal duty cycle instruction, so as to solve the problem that the output of the PWM signal exists in the cold backup brake control method. Question of interruption.

【技术实现步骤摘要】
双余度无人机刹车控制器
本技术涉及无人机刹车控制
，具体涉及一种双余度无人机刹车控制器。
技术介绍
现有的飞机刹车控制器通常对控制系统采用热备份控制的方法，即主控制系统与备份控制系统同时上电工作，由于备份控制系统承受着与主控制系统相同的电应力，影响了备份控制系统的各元器件寿命，减弱了刹车控制器的可靠性。虽然冷备份控制方法能将备份控制系统的各元器件全部断电，降低了元器件的电应力，将极大提高其使用寿命，但是现有冷备份控制方法仍存在不足之处，即需要几十毫秒的时间才能切换到备份控制系统。考虑到总线的通信周期，从启用备份控制系统到执行刹车占空比控制指令至少中断一、二百毫秒，由于不能保证用于刹车控制的脉宽调制(PulseWidthModulation，PWM)信号输出不中断，极大影响了刹车性能，存在着安全隐患，因此冷备份控制方法在刹车控制
的应用受到限制。
技术实现思路
本技术所要解决的是现有飞机刹车控制器可靠性不高的问题，提供一种双余度无人机刹车控制器。为解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的：双余度无人机刹车控制器，主要由主控制系统、备份控制系统与监控仲裁单元组成；主控制系统包括主控制微处理器、主总线收发器和主内部电源；备份控制系统包括备份控制微处理器、备份总线收发器和备份内部电源；主内部电源的控制使能端连接监控仲裁单元的主电源控制端，主内部电源的电源输出端连接主控制微处理器的电源输入端；主总线收发器的控制使能端连接监控仲裁单元的主收发控制端，主总线收发器的数据收发端与主控制微处理器的数据收发端相连接；主控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的主数据通信端相连接；主控制微处理器的状态输出端连接监控仲裁单元的主状态输入端；备份内部电源的控制使能端连接监控仲裁单元的备份电源控制端，备份内部电源的电源输出端连接备份控制微处理器的电源输入端；备份总线收发器的控制使能端连接监控仲裁单元的备份收发控制端，备份总线收发器的数据收发端与备份控制微处理器的数据收发端相连接；备份控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的备份数据通信端相连接；备份控制微处理器的状态输出端连接监控仲裁单元的备份状态输入端；主控制微处理器和备份控制微处理器的信号输入端同时采集刹车压力信号；监控仲裁单元的信号输入端采集轮速信号，监控仲裁单元的信号输出刹车控制PWM信号；主总线收发器和备份总线收发器通过共用总线对外通信。上述方案中，主内部电源和备份内部电源均为直流电源。上述方案中，主控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的主数据通信端通过串行外设接口相连接。上述方案中，备份控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的备份数据通信端通过串行外设接口相连接。与现有技术相比，本技术将现有由单控制器所组成的刹车控制器变为由主控制系统、备份控制系统与监控仲裁单元组成的刹车控制器。在主控制系统的基础上，通过备份控制系统的各元器件全部断电，降低元器件的电应力，解决了热备份控制系统元器件寿命受电应力影响的问题；并利用监控仲裁单元对当前的PWM信号占空比指令进行缓存，解决了冷备份刹车控制方法中PWM信号输出存在中断的问题。附图说明图1为双余度无人机刹车控制器的硬件结构图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。参见图1，一种双余度无人机刹车控制器，主要由主控制系统、备份控制系统与监控仲裁单元组成。上述主控制系统包括主控制微处理器、主总线收发器和主内部电源。主内部电源的控制使能端连接监控仲裁单元的主电源控制端，主内部电源的电源输出端连接主控制微处理器的电源输入端。主总线收发器的控制使能端连接监控仲裁单元的主收发控制端，主总线收发器的数据收发端与主控制微处理器的数据收发端相连接。主控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的主数据通信端相连接。主控制微处理器的状态输出端连接监控仲裁单元的主状态输入端。上述备份控制系统包括备份控制微处理器、备份总线收发器和备份内部电源。备份内部电源的控制使能端连接监控仲裁单元的备份电源控制端，备份内部电源的电源输出端连接备份控制微处理器的电源输入端。备份总线收发器的控制使能端连接监控仲裁单元的备份收发控制端，备份总线收发器的数据收发端与备份控制微处理器的数据收发端相连接。备份控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的备份数据通信端相连接。备份控制微处理器的状态输出端连接监控仲裁单元的备份状态输入端。主控制微处理器和备份控制微处理器的信号输入端同时采集刹车压力信号；监控仲裁单元的信号输入端采集轮速信号，监控仲裁单元的信号输出PWM信号；主总线收发器和备份总线收发器通过共用总线对外通信。主控制系统的使能端与监控仲裁单元连接，并受监控仲裁单元控制。备份控制系统的使能端与监控仲裁单元连接，并受监控仲裁单元控制。每个控制系统均配置独立的总线收发器，总线收发器由监控仲裁单元进行使能控制，2个总线收发器通过共用总线对外通信。每个控制系统的电能供应即内部电源由监控仲裁单元进行使能控制。每个控制系统的微处理器与监控仲裁单元通过SPI通信。MCU采集刹车压力信号。监控仲裁单元采集轮速信号并控制PWM功率输出。主内部电源和备份内部电源均为直流电源由两只直流电源模块冗余组成，将外部输入电源转换为不同控制电路所需的供电电压，可以提高内部电源的可靠性。主总线收发器与主控制微处理器连接，其功能是主控制微处理器与外部的总线通信。备份总线收发器与备份控制微处理器连接，其功能是备份控制微处理器2与外部的总线通信。主总线收发器对外接收端口与备份总线收发器对外接收端口连接，主总线收发器对外发送端口与备份总线收发器对外发送端口连接。主总线收发器、备份总线收发器的使能控制端口均与监控仲裁单元连接，主总线收发器、备份总线收发器由监控仲裁单元控制启用和停止。监控仲裁单元对轮速信号进行采集，同时对外发送刹车控制PWM信号。由监控仲裁单元对两个MCU的总线收发器进行控制，确保任何时刻只有一个总线控制器被启用，另外一个总线控制器处于停用状态，以避免总线传输数据出错。主控制微处理器与监控仲裁单元连接，其中通信线路通过SPI端口连接。主控制微处理器工作时，将采集到的刹车压力信号的PWM信号的占空比指令通过SPI端口发送给监控仲裁单元，监控仲裁单元响应指令并发出相应的占空比的刹车控制PWM信号至刹车。同时，监控仲裁单元将轮速信号通过SPI端口发送给主控制微处理器，主控制微处理器采集刹车压力信号，并将刹车控制器工作状态通过主总线收发器上报。此外，主控制微处理器的工作状态由监控仲裁单元监控。备份控制微处理器与监控仲裁单元连接，其中通信线路通过SPI端口连接。备份控制微处理器工作时，将采集到的刹车压力信号的PWM信号的占空比指令通过SPI端口发送给监控仲裁单元，监控仲裁单元响应指令并发出相应的占空比的刹车控制PWM信号至刹车。同时，监控仲裁单元将轮速信号通过SPI端口发送给备份控制微处理器，备份控制微处理器采集刹车压力信号，并将刹车控制器工作状态通过备份总线收发器上报。此外，备份控制微处理器的工作状态由监控仲裁单元监控。本技术的控制器，当主控制系统发生故障后，监控仲裁单元自动启用冷备份状态的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双余度无人机刹车控制器，其特征是，主要由主控制系统、备份控制系统与监控仲裁单元组成；主控制系统包括主控制微处理器、主总线收发器和主内部电源；备份控制系统包括备份控制微处理器、备份总线收发器和备份内部电源；主内部电源的控制使能端连接监控仲裁单元的主电源控制端，主内部电源的电源输出端连接主控制微处理器的电源输入端；主总线收发器的控制使能端连接监控仲裁单元的主收发控制端，主总线收发器的数据收发端与主控制微处理器的数据收发端相连接；主控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的主数据通信端相连接；主控制微处理器的状态输出端连接监控仲裁单元的主状态输入端；备份内部电源的控制使能端连接监控仲裁单元的备份电源控制端，备份内部电源的电源输出端连接备份控制微处理器的电源输入端；备份总线收发器的控制使能端连接监控仲裁单元的备份收发控制端，备份总线收发器的数据收发端与备份控制微处理器的数据收发端相连接；备份控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的备份数据通信端相连接；备份控制微处理器的状态输出端连接监控仲裁单元的备份状态输入端；主控制微处理器和备份控制微处理器的信号输入端同时采集刹车压力信号；监控仲裁单元的信号输入端采集轮速信号，监控仲裁单元的信号输出刹车控制PWM信号；主总线收发器和备份总线收发器通过共用总线对外通信。...

【技术特征摘要】
1.双余度无人机刹车控制器，其特征是，主要由主控制系统、备份控制系统与监控仲裁单元组成；主控制系统包括主控制微处理器、主总线收发器和主内部电源；备份控制系统包括备份控制微处理器、备份总线收发器和备份内部电源；主内部电源的控制使能端连接监控仲裁单元的主电源控制端，主内部电源的电源输出端连接主控制微处理器的电源输入端；主总线收发器的控制使能端连接监控仲裁单元的主收发控制端，主总线收发器的数据收发端与主控制微处理器的数据收发端相连接；主控制微处理器的数据通信端与监控仲裁单元的主数据通信端相连接；主控制微处理器的状态输出端连接监控仲裁单元的主状态输入端；备份内部电源的控制使能端连接监控仲裁单元的备份电源控制端，备份内部电源的电源输出端连接备份控制微处理器的电源输入端；备份总线收发器的控制使能端连接监控仲裁单元的备份收发控制端，备份总线收发器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，蔡黎彬，蒋志军，杨莹，
申请(专利权)人：桂林航天电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广西,45