一种用于通航飞机的自动驾驶系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于通航飞机的自动驾驶系统，其中包括综合飞行显示器、控制驾驶仪、侧滑协调仪、驾驶盘操纵器以及伺服机构，其中，综合飞行显示器与控制驾驶仪之间通过总线通信，综合飞行显示器传输飞行运动的姿态数据和导航信息至控制驾驶仪，伺服机构和驾驶盘操纵器均与控制驾驶仪相连，且控制驾驶仪设置有控制启停的开关按钮，采用本技术方案，使得通航飞机具备自动驾驶的功能，具有更加合理的控制逻辑，降低飞行事故的可能性，提高飞机运作效率。

An automatic driving system for navigable aircraft

The invention discloses an automatic driving system for a navigation aircraft, which comprises an integrated flight display, a control pilot, a sideslip coordinator, a steering wheel controller and a servo mechanism, wherein the integrated flight display and the control pilot communicate through the bus, and the integrated flying display transforms the attitude data and the navigation information of the flying movement to the control pilot. The servo mechanism and steering wheel manipulator are connected with the control pilot, and the control pilot is equipped with a switch button to control start and stop. By adopting this technical scheme, the navigable aircraft has the function of automatic driving, has more reasonable control logic, reduces the possibility of flight accidents and improves the operation efficiency of the aircraft.

【技术实现步骤摘要】
一种用于通航飞机的自动驾驶系统
本专利技术属于通航飞机领域，更具体地说，本专利技术涉及一种用于通航飞机的自动驾驶系统。
技术介绍
通用飞机自动驾驶系统是指控制驾驶仪以舵回路稳定系统为主，配合无线电导航，惯性导航的航向指令输入，增加姿态控制回路后形成的完整的控制系统。自动驾驶系统是现代高性能飞机的重要组成部分，其设计水平对飞机完成复杂飞行任务和实现安全飞行起着决定性作用。自动驾驶系统在飞机飞行过程中起着重要的作用，没有安装控制驾驶仪的飞机在遇到突发情况时安全性能将大大降低。为了提高飞机的安全性能，降低飞行故障，控制驾驶仪是飞机在飞行时必不可少的设备，对控制驾驶仪的研究也一直是航空发达国家高度重视的内容，其关键技术被国外各自飞机制造商垄断，国内还没有专门应用于通航飞机上的控制驾驶仪。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于通航飞机的自动驾驶系统。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种用于通航飞机的自动驾驶系统，其特征在于：其中包括综合飞行显示器、控制驾驶仪、侧滑协调仪、驾驶盘操纵器以及伺服机构，其中，综合飞行显示器与控制驾驶仪之间通过总线通信，综合飞行显示器传输飞行运动的姿态数据和导航信息至控制驾驶仪，伺服机构和驾驶盘操纵器均与控制驾驶仪相连，且控制驾驶仪设置有控制启停的开关按钮。本专利技术公开的一种用于通航飞机的自动驾驶系统，所述控制驾驶仪由控制面板和飞行控制计算机组成，控制面板通过接插件与飞行控制计算机相连接，控制驾驶仪飞行控制计算机通过采集飞行员的输入指令和飞机的运动参数，然后按照指定的控制律算法和逻辑产生伺服占空比指令，且通过所述伺服机构控制飞机的运动。本专利技术公开的一种用于通航飞机的自动驾驶系统，所述控制驾驶仪中的所述控制面板由按钮、旋钮和LED灯组成，并且通过控制面板ACP上的按钮和旋钮来设置需要的控制驾驶仪工作模式。本专利技术公开的一种用于通航飞机的自动驾驶系统，所述控制驾驶仪中的飞行控制计算机包括主处理器MCU模块、协处理器模块、模拟接口电路模块、串行接口电路模块、离散接口电路模块、伺服驱动电路模块、总线第一接口电路模块、总线第二接口电路模块、ARINC429接口电路模块、存储器和存储卡，其中，主处理器MCU模块分别与模拟接口电路模块、串行接口电路模块、离散接口电路模块、伺服驱动电路模块、总线第一接口电路模块、总线第二接口电路模块相连，协处理器模块与主处理器MCU模块相连且均设置有与存储器模块相连的端口，协处理器模块还设置有与总线第一接口电路模块、总线第二接口电路模块、ARINC429接口电路模块相连的三个不同端口，通过端口以交互信息。本专利技术公开的一种用于通航飞机的自动驾驶系统，所述伺服机构中设置有伺服驱动电路，伺服驱动电路中的每个电机是由两个半桥驱动电路构成，为俯仰翻滚配平等产生伺服机构的驱动信号，以驱动电机实现所需要的飞行姿态和轨迹。本专利技术公开的一种用于通航飞机的自动驾驶系统，所述离散接口电路接收的数据信息传输至协处理器模块，协处理器模块处理后产生相应的中断信息传输至主处理器并且进行控制逻辑的实现。本专利技术公开的一种用于通航飞机的自动驾驶系统，所述伺服机构中包括直流无刷伺服电机，电机连接至控制驾驶仪中的伺服驱动电路，且通过电压控制伺服驱动电路控制以驱动伺服电机。本专利技术公开的一种用于通航飞机的自动驾驶系统，所述总线中设置了可编程逻辑器件，以持续监控总线的正常运行。每个总线通道将通过单独的微控制器和可编程逻辑器件进行处理。本专利技术公开的一种用于通航飞机的自动驾驶系统，所述主处理器MCU模块采用型号为MPC5634M的处理器。采用本专利技术的技术方案，通过采用本案设计的控制驾驶仪，通过双冗余总线从综合飞行显示IFD接收大气数据、甚高频和AHRS信息，接收转弯协调陀螺仪输入并用于交叉检查ADAHRS，双冗余总线的存在使得控制驾驶仪具有冗余和容错的特性，具有自动切换功能，并且在双ADAHRS系统之间自动切换，以提高飞行的安全性能。控制驾驶仪使用双处理器架构，主处理器负责数据信息的处理和控制律算法的实现，协处理器FPGA作为控制驾驶仪中的信号管理模块，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。使用双处理器架构不仅优化了控制驾驶仪中的多项信号输入的运算难度，并且具有更加合理的控制逻辑，优化了控制驾驶仪的性能，降低飞行事故的可能性，提高飞机运作效率。以下将结合附图和实施例，对本专利技术进行较为详细的说明。附图说明下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：图1为本专利技术中控制驾驶仪的系统组成框图；图2为本专利技术控制驾驶仪的硬件原理图；图3为本专利技术控制驾驶仪控制面板的示意图。具体实施方式下面对照附图，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专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。图1为本专利技术中控制驾驶仪的系统组成框图，如图1所示的该系统包括综合飞行显示(IFD)、控制驾驶仪、侧滑协调仪、开关按钮、驾驶盘操纵(CWS)以及伺服机构，其中，综合飞行显示器与控制驾驶仪之间通过总线通信，综合飞行显示器传输飞行运动的姿态数据和导航信息至控制驾驶仪，伺服机构和驾驶盘操纵器均与控制驾驶仪相连，且控制驾驶仪设置有控制启停的开关按钮。本案的系统中包含两个综合飞行显示(IFD)，通过双冗余总线与控制驾驶仪进行通信，提供飞机运动的姿态数据、导航数据和一些状态信息，同时通过IFD可以设置控制驾驶仪模式中的一些目标值，例如：垂直速度模式中的期望目标垂直速度、高度保持模式中的期望目标高度等。上述中的开关按钮，通过线缆连接到控制驾驶仪，提供离散信号给控制驾驶仪。控制驾驶仪通过该离散量来判断是否断开自动驾驶模式。在遇到紧急情况时，通过开关按钮能及时的断开控制驾驶仪，由飞行员来操纵飞机飞行。本案中的侧滑协调仪，提供给控制驾驶仪发生滚转时的倾斜角和迎角，与IFD给出的AHRS信号进行匹配比较，确认飞机的当前滚转姿态。控制驾驶仪接收转弯协调陀螺仪输入并用于交叉检查ADAHRS。本案中的驾驶盘操纵(CWS)，通过线缆连接至控制驾驶仪，提供离散信号给控制驾驶仪，通知控制驾驶仪CWS的开关状态。当控制驾驶仪处于CWS方式时，驾驶盘是由飞行员人工操作的，但飞机的舵面则是由控制驾驶仪伺服机构操纵的，为飞行员提供了一个机会，在不断开控制驾驶仪的情况下，根据需要手动操纵飞机。一旦飞行员松开驾驶盘，控制驾驶仪回到姿态保持方式。本案中控制驾驶仪通过双冗余数据总线接收飞机姿态、航向、高度以及来自飞行员和用于指示所希望的姿态、航向、爬升/下降速率的导航系统的输入。控制驾驶仪根据通道控制规律计算出精确命令去实时驱动伺服电机，获得所希望的飞行路径。双数据总线的存在使得控制驾驶仪具有冗余和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通航飞机的自动驾驶系统，其特征在于：其中包括综合飞行显示器、控制驾驶仪、侧滑协调仪、驾驶盘操纵器以及伺服机构，其中，综合飞行显示器与控制驾驶仪之间通过总线通信，综合飞行显示器传输飞行运动的姿态数据和导航信息至控制驾驶仪，伺服机构和驾驶盘操纵器均与控制驾驶仪相连，且控制驾驶仪设置有控制启停的开关按钮。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于通航飞机的自动驾驶系统，其特征在于：其中包括综合飞行显示器、控制驾驶仪、侧滑协调仪、驾驶盘操纵器以及伺服机构，其中，综合飞行显示器与控制驾驶仪之间通过总线通信，综合飞行显示器传输飞行运动的姿态数据和导航信息至控制驾驶仪，伺服机构和驾驶盘操纵器均与控制驾驶仪相连，且控制驾驶仪设置有控制启停的开关按钮。


2.按照权利要求1所述的自动驾驶系统，其特征在于，所述控制驾驶仪由控制面板和飞行控制计算机组成，控制面板通过接插件与飞行控制计算机相连接，控制驾驶仪飞行控制计算机通过采集飞行员的输入指令和飞机的运动参数，然后按照指定的控制律算法和逻辑产生伺服占空比指令，且通过所述伺服机构控制飞机的运动。


3.按照权利要求2所述的自动驾驶系统，其特征在于，所述控制驾驶仪中的所述控制面板由按钮、旋钮和LED灯组成，并且通过控制面板ACP上的按钮和旋钮来设置需要的控制驾驶仪工作模式。


4.按照权利要求2所述的自动驾驶系统，其特征在于，所述控制驾驶仪中的飞行控制计算机包括主处理器MCU模块、协处理器模块、模拟接口电路模块、串行接口电路模块、离散接口电路模块、伺服驱动电路模块、总线第一接口电路模块、总线第二接口电路模块、ARINC429接口电路模块、存储器和存储卡，其中，主处理器MCU模块分别与模拟接口电路模块、串行接口电路模块、离散接口电路模块、伺服...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琴，孙义军，水恒彪，杨良勇，孙闻，
申请(专利权)人：安徽华明航空电子系统有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34