飞机的控制系统和飞机技术方案

本发明专利技术实施例公开了飞机的控制系统和飞机，控制系统包括：传感系统；三个舵控计算机，每个舵控计算机连接飞机的左副翼舵机、右升降舵机、右方向舵机、左升降舵机、右副翼舵机和左方向舵机中的两个，每个舵控计算机的连接对象互不相同，左副翼舵机和右副翼舵机连接的舵控计算机不同，左升降舵机和右升降舵机连接的舵控计算机不同，左方向舵机和右方向舵机连接的舵控计算机不同；飞行控制计算机，分别与指控设备、传感系统和三个舵控计算机相连，飞行控制计算机用于接收指控设备发送的控制指令，并根据控制指令进行控制算法解算，并向三个舵控计算机发送相应的舵控指令。本发明专利技术可以避免一个舵控计算机失效后飞机丧失一个通道的操纵能力。

Aircraft control system and aircraft

【技术实现步骤摘要】
飞机的控制系统和飞机
本专利技术实施例涉及飞机
，具体涉及飞机的控制系统和飞机。
技术介绍
一个典型的电传飞控系统包括：飞控计算机、舵控计算机、舵机、传动机构、舵面以及传感器等。系统结构简图如图1所示，其中，飞行控制计算机接收(一般通过无线链路)指控设备给出的控制指令，并根据传感器采集到的状态信息来解算舵控指令。舵机控制计算机(下文简称舵控计算机)接收到飞行控制计算机的指令后，根据舵机位置和舵控指令，控制舵机驱动传动机构来带动舵面运动，用以改变飞机的运行状态(姿态和高度等)。现有方案中，一般某一个舵控计算机控制某一组固定功能的舵机，例如：舵控计算机1控制副翼(可能有多对副翼)、舵控计算机2控制升降舵、舵控计算机3控制方向舵等。图1中的系统即具体化成如图2所示的系统，这种布局对应在飞机上连接如如图3所示。由于副翼、方向舵和升降舵分别控制飞机三轴的转动，即滚转、偏航和俯仰运动，所以，对于图2中的系统结构，若某一个舵控计算机失效后，则飞机会丧失一个通道的操纵能力。例如副翼控制计算机失效后，飞机将会丧失滚转通道的操纵能力。即图2中的系统方案没有应对舵控计算机失效时的容错控制能力。为了具有一定的容错能力，也有对于现有方案的改进，如图4所示加入冗余操纵面，但增加了系统复杂度，增加了成本，同时可能降低可靠性。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供飞机的控制系统和飞机，用以解决现有飞机一个舵控计算机失效时完全丧失一个通道的操纵能力的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例主要提供如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种飞机的控制系统，包括：传感系统，用于获取飞机的飞行状态数据；三个舵控计算机，每个舵控计算机连接所述飞机的左副翼舵机、右升降舵机、右方向舵机、左升降舵机、右副翼舵机和左方向舵机中的两个，每个舵控计算机的连接对象互不相同，所述左副翼舵机和所述右副翼舵机连接的舵控计算机不同，所述左升降舵机和所述右升降舵机连接的舵控计算机不同，所述左方向舵机和所述右方向舵机连接的舵控计算机不同；飞行控制计算机，分别与指控设备、所述传感系统、所述三个舵控计算机相连，所述飞行控制计算机用于接收所述指控设备发送的控制指令，并根据所述控制指令向进行控制算法解算，并所述三个舵控计算机发送相应的舵控指令。根据本专利技术的一个实施例，所述三个舵控计算机包括：第一舵控计算机，用于连接所述左副翼舵机和所述右升降舵机；第二舵控计算机，用于连接所述右方向舵机和所述左升降舵机；第三舵控计算机，用于连接所述右副翼舵机和所述左方向舵机。根据本专利技术的一个实施例，所述飞行控制计算机还用于检测所述第一舵控计算机、所述第二舵控计算机和所述第三舵控计算机是否失效，并根据失效的舵控计算机的连接对象对剩余的舵控计算机进行增益调整和通道耦合抑制。根据本专利技术的一个实施例，所述飞行控制计算机通过心跳信号检测所述第一舵控计算机、所述第二舵控计算机和所述第三舵控计算机是否失效。根据本专利技术的一个实施例，所述飞行控制计算机用于在所述第一舵控计算机失效时，所述增益调整包括：根据舵效的气动数据得到副翼修正系数和升降修正系数，进而根据原始控制数据、所述副翼修正系数和所述升降修正系数对应调整所述右副翼舵机和所述左升降舵机的修正数据。根据本专利技术的一个实施例，根据以下公式得到所述副翼修正系数：其中，所述为所述副翼修正系数，δClal为左副翼舵效，δClar为右副翼舵效；根据以下公式得到所述右副翼舵机的修正数据：其中，为调整前的原始控制数据，δar为修正数据。根据本专利技术的一个实施例，所述通道耦合抑制包括：设右副翼偏转增量和左升降舵偏转增量分别为：Δδar0和Δδel0，两者造成的耦合力矩分别为：和右副翼造成的滚转力矩函数为：俯仰力矩系数为：左升降舵造成的俯仰力矩系数为：滚转力矩系数为：通过求解如下方程可以得到通道耦合抑制所需的额外舵偏量：将所述方程的解与得到所述右副翼舵机的修正数据的公式进行叠加得到需求舵偏量。根据本专利技术的一个实施例，所述飞行状态数据包括飞机位置、飞行速度、飞行姿态数据和角速度。第二方面，本专利技术实施例还提供一种飞机，包括第一方面所述的飞机的控制系统。本专利技术实施例提供的技术方案至少具有如下优点：本专利技术实施例提供的飞机的控制系统和飞机，同一个舵控计算机控制不同通道的舵机，可以避免一个舵控计算机失效后飞机丧失一个通道的操纵能力。本专利技术还可以实现单独舵控计算机失效后的容错处理。附图说明图1为现有技术中电传飞控系统的结构框图。图2为现有技术一个示例中电传飞控系统的结构框图。图3为图2的舵控连接方式示意图。图4为现有技术中具有冗余操纵面的电传飞控系统的结构框图。图5为本专利技术一个示例中飞机的控制系统的结构框图。图6为图5的控制原理图。图7为图6的舵控交叉连接方式示意图。图8为本专利技术一个示例中某型飞机左右副翼舵效曲线图。图9为本专利技术一个示例中副翼通道控制增益调整系数与舵偏指令关系示意图。图10为本专利技术一个示例中升降舵通道控制增益调整系数和舵偏指令的关系示意图。图11为本专利技术一个示例中右副翼偏转造成的俯仰耦合力矩的示意图。图12为本专利技术一个示例中左副翼造成的滚转耦合力矩的示意图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。在本专利技术的描述中，电传飞控系统是指使用电气连接代替传统飞行控制系统的机械杆系和传动机构，并将控制信号转化为电信号进行传输和控制的飞行控制系统。在本专利技术的描述中，飞控计算机即飞行控制计算机。在飞控系统中，飞控计算机根据预先设置的任务或人工给出的指控指令，并根据传感器系统采集到的飞机当前状态，实时计算需要的舵控指令，并输出给舵控计算机用来驱动飞机舵面运动。在本专利技术的描述中，舵控计算机即舵机控制计算机，是指根据飞控计算机输出的舵控指令来控制相应舵机进行响应的机载设备。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”和“连接”应做广义理解，例如可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术实施例的飞机的控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞机的控制系统，其特征在于，包括：/n传感系统，用于获取飞机的飞行状态数据；/n三个舵控计算机，每个舵控计算机连接所述飞机的左副翼舵机、右升降舵机、右方向舵机、左升降舵机、右副翼舵机和左方向舵机中的两个，每个舵控计算机的连接对象互不相同，所述左副翼舵机和所述右副翼舵机连接的舵控计算机不同，所述左升降舵机和所述右升降舵机连接的舵控计算机不同，所述左方向舵机和所述右方向舵机连接的舵控计算机不同；/n飞行控制计算机，分别与指控设备、所述传感系统、所述三个舵控计算机相连，所述飞行控制计算机用于接收所述指控设备发送的控制指令，并根据所述控制指令进行控制算法解算，并向所述三个舵控计算机发送相应的舵控指令。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞机的控制系统，其特征在于，包括：
传感系统，用于获取飞机的飞行状态数据；
三个舵控计算机，每个舵控计算机连接所述飞机的左副翼舵机、右升降舵机、右方向舵机、左升降舵机、右副翼舵机和左方向舵机中的两个，每个舵控计算机的连接对象互不相同，所述左副翼舵机和所述右副翼舵机连接的舵控计算机不同，所述左升降舵机和所述右升降舵机连接的舵控计算机不同，所述左方向舵机和所述右方向舵机连接的舵控计算机不同；
飞行控制计算机，分别与指控设备、所述传感系统、所述三个舵控计算机相连，所述飞行控制计算机用于接收所述指控设备发送的控制指令，并根据所述控制指令进行控制算法解算，并向所述三个舵控计算机发送相应的舵控指令。


2.根据权利要求1所述的飞机的控制系统，其特征在于，所述三个舵控计算机包括：
第一舵控计算机，用于连接所述左副翼舵机和所述右升降舵机；
第二舵控计算机，用于连接所述右方向舵机和所述左升降舵机；
第三舵控计算机，用于连接所述右副翼舵机和所述左方向舵机。


3.根据权利要求2所述的飞机的控制系统，其特征在于，所述飞行控制计算机还用于检测所述第一舵控计算机、所述第二舵控计算机和所述第三舵控计算机是否失效，并根据失效的舵控计算机的连接对象对剩余的舵控计算机进行增益调整和通道耦合抑制。


4.根据权利要求2所述的飞机的控制系统，其特征在于，所述飞行控制计算机通过心跳信号检测所述第一舵控计算机、所述第二舵控计算机和所述第三舵控计算机...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵朋院，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61