基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术属于航空技术领域，涉及一种基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统及控制方法，在星型物理分布的CAN总线设备中，以接线模块为中心，节点设备通过电缆与接线模块连接，飞控计算机、串联舵机作为节点设备组成CAN总线系统。串联舵机控制系统双余度配置，主控通道失效的情况下可转入备份通道工作，提高系统的安全性和任务可靠性，飞控计算机是主节点，其它若干个串联舵机是次要节点，飞控计算机与串联舵机之间采用应答方式交换数据，串联舵机具有完整的自监控能力，并可通过CAN总线上报详细监控信息，可以根据直升机自动飞控系统的要求便捷的增减串联舵机的数量。统的要求便捷的增减串联舵机的数量。统的要求便捷的增减串联舵机的数量。

【技术实现步骤摘要】
基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统及控制方法


[0001]本专利技术属于航空
，涉及一种基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]直升机自动飞行控制系统是一种用于自动驾驶和引导的自动化设备，可以减轻直升机驾驶员的操作强度，改善直升机的操纵品质。直升机自动飞控系统的执行机构一般由串联舵机和并联舵机组成，以往串联舵机的控制系统包含了闭环控制、功率驱动等功能组件，系统组件多，抗干扰能力差，测试性和维护性不好。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是：提出一种基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统及控制方法，简化舵机控制系统，提高集成化程度，提高测试性和维护性，增强抗干扰能力。
[0004]本专利技术的技术方案：
[0005]基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，包括飞控计算机、若干个串联舵机以及接线模块，飞控计算机、串联舵机作为节点设备连接在接线模块上，形成星型物理分布的CAN总线系统。
[0006]进一步，所述的串联舵机的控制系统双余度配置，当主控通道失效的情况下可转入备份通道工作，提高控制系统的安全性和任务可靠性。
[0007]进一步，所述的飞控计算机是主节点，其它若干个串联舵机是次要节点。
[0008]进一步，飞控计算机与串联舵机之间采用应答方式交换数据。
[0009]进一步，所述的接线模块设置在直升机机舱中，接线模块对外有多个接口，通过接口的两个点与节点设备连接，实现了CAN总线的星型拓扑结构。
[0010]进一步，CAN总线系统通讯模式为全双工，通讯速率500kbps，CAN总线数据使用29位标识符，并且节点设备之间CAN总线数据交换使用数据帧传输。
[0011]进一步，CAN总线系统的通信协议的帧结构以CAN2.0B的帧结构为基础，包含起始位、仲裁域、控制位、数据域、CRC位、应答位和结束位，总线信息标识符采用静态分配。
[0012]进一步，飞控计算机按照20ms的固定周期，定时向串联舵机发送控制指令，串联舵机在收到控制指令后立即响应指令，串联舵机延迟2.5ms后，按照0.5ms的周期，向飞控计算机返回其位置信息和监控信息。
[0013]直升机串联舵机控制系统的控制方法，所述的监控信息通过串联舵机的模型监控计算得到，具体计算过程包括以下步骤：
[0014]步骤1：计算串联舵机模型一个控制周期内的位移S，S＝V
×
Tj，其中V是串联舵机理论速度，Tj是串联舵机控制周期；
[0015]步骤2：将串联舵机模型一个控制周期内的位移S转换为电压U，U＝S
×
XK，其中XK是串联舵机电压/位移转换比例因子；
[0016]步骤3：计算串联舵机模型反馈因子Pm，Pm＝U
÷
P，其中，P为串联舵机控制电路的开环增益；
[0017]步骤4：计算当前控制周期的串联舵机输入指令位置Xin与前一控制周期的串联舵机模型位置Y(n－1)的差值Δ，Δ＝Xin－Y(n－1)；
[0018]步骤5：计算串联舵机模型增益P0；
[0019]如果Δ≥0，P0＝P，如果Δ＜0，P0＝－P；
[0020]步骤6：计算当前控制周期串联舵机模型位置Y(n)，Y(n)＝Y(n－1)+P0×
Pm；
[0021]步骤7：反馈监控信息，具体为：计算当前控制周期串联舵机模型位置Y(n)与当前控制周期的位置反馈Pos的差值，并将差值与模型监控位置阈值Δm比较，如果差值的绝对值大于Δm，计数变量e加1，如果差值的绝对值小于等于Δm，计数变量e减1，计数变量e的最小值为0，当计数变量e大于计数阈值N，串联舵机向飞控计算机报模型监控故障，当计数变量e小于等于计数阈值N，串联舵机向飞控计算机报模型监控正常。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术活门阀关紧动作可靠，结构简单，相对于其他活门阀关紧方法本专利技术体积小，成本显著降低。
附图说明
[0024]图1是本专利技术控制系统结构示意图；
[0025]图2是CAN总线标示符结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解：
[0027]本专利技术的第一个实施例：
[0028]实施例1，基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，包括飞控计算机、若干个串联舵机以及接线模块，飞控计算机、串联舵机作为节点设备连接在接线模块上，形成星型物理分布的CAN总线系统，所述的串联舵机的控制系统双余度配置，当主控通道失效的情况下可转入备份通道工作。提高了控制系统的安全性和任务可靠性，所述的飞控计算机是主节点，其它若干个串联舵机是次要节点。次要节点可以根据需要增减，提高了系统配置的灵活性，飞控计算机与串联舵机之间采用应答方式交换数据，保证CAN总线数据收发不出现冲突，所述的接线模块设置在直升机机舱中，接线模块对外有多个接口，通过接口的两个点与节点设备连接，实现了CAN总线的星型拓扑结构。使用星型拓扑结构可以方便增减次要节点设备，而不影响整个CAN总线系统。
[0029]进一步，CAN总线系统通讯模式为全双工，通讯速率500kbps，CAN总线数据使用29位标识符，并且节点设备之间CAN总线数据交换使用数据帧传输，CAN总线系统的通信协议的帧结构以CAN2.0B的帧结构为基础，包含起始位、仲裁域、控制位、数据域、CRC位、应答位和结束位，总线信息标识符采用静态分配，飞控计算机按照20ms的固定周期，定时向串联舵
机发送控制指令，串联舵机在收到控制指令后立即响应指令，串联舵机延迟2.5ms后，按照0.5ms的周期，向飞控计算机返回其位置信息和监控信息。
[0030]实施例2：图1为本专利技术单通路各个节点CAN总线挂载简图，节点包括了一个飞控计算机和若干个串联舵机，以及一个接线模块。在星型物理分布的CAN总线设备中，以接线模块为中心，节点设备通过电缆与接线模块连接，飞控计算机、串联舵机作为节点设备组成CAN总线系统。串联舵机控制系统双余度配置，主控通道失效的情况下可转入备份通道工作。
[0031]接线模块对外有多个接口，通过接口的两个点与节点设备的电缆相连可以构成一条总线，节点设备通过电缆连接到总线上即实现了总线的星型拓扑结构。
[0032]飞控计算机是主节点，其它若干个串联舵机是次要节点，飞控计算机必须挂载总线上，串联舵机可以根据需要增减。
[0033]CAN总线通讯模式为全双工，通讯速率500kbps，CAN总线数据使用29位标识符，并规定节点之间数据交换只能使用数据帧，不能使用远程帧传输。协议的帧结构以CAN2.0B的帧结构为基础，包含起始位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，其特征在于：包括飞控计算机、若干个串联舵机以及接线模块，飞控计算机、串联舵机作为节点设备连接在接线模块上，形成星型物理分布的CAN总线系统。2.根据权利要求1所述的基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，其特征在于：所述的串联舵机的控制系统双余度配置，当主控通道失效的情况下可转入备份通道工作，提高控制系统的安全性和任务可靠性。3.根据权利要求1所述的基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，其特征在于：所述的飞控计算机是主节点，其它若干个串联舵机是次要节点。4.根据权利要求1所述的基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，其特征在于：飞控计算机与串联舵机之间采用应答方式交换数据。5.根据权利要求1所述的基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，其特征在于：所述的接线模块设置在直升机机舱中，接线模块对外有多个接口，通过接口的两个点与节点设备连接，实现了CAN总线的星型拓扑结构。6.根据权利要求1所述的基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，其特征在于：CAN总线系统通讯模式为全双工，通讯速率500kbps，CAN总线数据使用29位标识符，并且节点设备之间CAN总线数据交换使用数据帧传输。7.根据权利要求1所述的基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统，其特征在于：CAN总线系统的通信协议的帧结构以CAN2.0B的帧结构为基础，包含起始位、仲裁域、控制位、数据域、CRC位、应答位和结束位，总线信息标识符采用静态分配。8.根据权利要求1－7任一所述直升机串联舵机控制系统的控制方法，其特征在于：飞控计算机按照20ms的固定周期，定时向串...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵轩，莫胜波，金海俊，魏婧玲，魏启明，
申请(专利权)人：兰州飞行控制有限责任公司，
类型：发明
国别省市：