徐鴻洋 宋娟妮
摘 要:無人機(jī)在目前屬于具有較高技術(shù)水平的一種現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備,在社會(huì)上很多領(lǐng)域內(nèi)均有著十分廣泛的應(yīng)用,并且發(fā)揮著不可替代的作用,具有較高價(jià)值。在當(dāng)前無人機(jī)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用過程中,相關(guān)技術(shù)人員必須要掌握相關(guān)飛行控制技術(shù),在此基礎(chǔ)上才能夠使其作用及功能得以更好發(fā)揮,使其應(yīng)用效率能夠得以有效提升。
關(guān)鍵詞:飛控系統(tǒng);操作系統(tǒng);設(shè)計(jì)
0 前言
無人機(jī)是以信息技術(shù)及智能控制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的一種現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備,具有較高的技術(shù)水平及較強(qiáng)功能,在各個(gè)行業(yè)內(nèi)均有著越來越廣泛的應(yīng)用,并且被越來越重視。在無人機(jī)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用過程中,為能夠?qū)崿F(xiàn)其作用的更好發(fā)揮,十分重要的一點(diǎn)就是應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用相關(guān)飛行控制技術(shù),因而有關(guān)技術(shù)人員需要對無人機(jī)飛行控制技術(shù)充分了解及掌握,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)其更理想應(yīng)用。
1 無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)以及飛行控制技術(shù)
1.1 無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在無人機(jī)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中,主要就是利用飛行控制系統(tǒng),在有效控制基礎(chǔ)上,才能夠使無人機(jī)依據(jù)任務(wù)要求運(yùn)行以及開展工作。對于無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言,其包含三個(gè)部分內(nèi)容,分別為傳感器、舵機(jī)以及飛行控制器,而這些不同結(jié)構(gòu)的組成又包括不同細(xì)節(jié)。其中,傳感器的構(gòu)成主要包括高度傳感器、慣性測量組合MIMU以及GPS衛(wèi)星接收器;舵機(jī)依據(jù)其用途不同可分為三種類型,分別為副翼式舵機(jī)、升降式舵機(jī)以及風(fēng)門式舵機(jī);在飛行控制器中主要就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)行控制操作。對于這三種結(jié)構(gòu),其中的核心部分就是飛行控制系統(tǒng),主要作用就是在無人機(jī)運(yùn)行中對不同單元及結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào),使協(xié)同作用能夠得以充分發(fā)揮,在實(shí)際工作中其主要原理及方式為通過計(jì)算及分析得出相關(guān)程序,以此為依據(jù)發(fā)出相關(guān)指令,從而對無人機(jī)升降以及飛行進(jìn)行較好控制。
1.2 無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)任務(wù)
第一,飛行航線的規(guī)劃及控制。在無人機(jī)實(shí)際運(yùn)行之前,應(yīng)當(dāng)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對其飛行軌跡及航線范圍提前進(jìn)行設(shè)計(jì),在該過程中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作用主要就是對無人機(jī)飛行航線隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控及觀察,確定其是否符合程序所設(shè)定軌跡,以避免與航線偏離的方向性錯(cuò)誤發(fā)生,有效防止對飛行任務(wù)的完成產(chǎn)生影響。在實(shí)際飛行過程中,若出現(xiàn)與航線偏離情況,利用核心控制系統(tǒng)進(jìn)行航線導(dǎo)正,從而對無人機(jī)飛行進(jìn)行較好控制。
第二,無人機(jī)飛行中相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。在無人實(shí)際運(yùn)行過程中,通常都會(huì)有一系列數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生,在整體運(yùn)行系統(tǒng)中,利用無線傳輸方式向核心控制系統(tǒng)中進(jìn)行傳送,從而使數(shù)據(jù)讀取及采集工作得以完成,從而在后期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析過程中能夠進(jìn)行較好應(yīng)用。
第三,在無人機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中,不可避免地會(huì)有一定故障出現(xiàn),并且很多情況下都都是在任務(wù)實(shí)行過程中出現(xiàn)故障,對于這種情況的出現(xiàn),可利用飛行控制系統(tǒng)對所發(fā)生故障進(jìn)行處理,從而快速消除無人機(jī)故障,確保無人機(jī)能夠順利完成任務(wù)。
2 飛控系統(tǒng)綜合控制臺設(shè)計(jì)組成和功能
電傳飛控系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)主要包括:電傳飛控試驗(yàn)管理系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)、交聯(lián)系統(tǒng)仿真單元、飛控接口適配器、計(jì)量自檢單元、故障注入單元、電傳飛控系統(tǒng)接口測試設(shè)備(FTI)和輔助設(shè)備。
2.1 電傳飛控試驗(yàn)管理系統(tǒng)
功能:對程控電源進(jìn)行配置;對航電及主飛控系統(tǒng)仿真激勵(lì)模型進(jìn)行下載、運(yùn)行管理;對模型進(jìn)行下載、運(yùn)行管理;進(jìn)行自動(dòng)測試用例的編輯和執(zhí)行,可通過模型進(jìn)行總線及非總線故障注入;能夠采集實(shí)驗(yàn)過程中的模型變量,包括計(jì)算機(jī)硬件板卡采集到的總線及非總線模型變量;進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲及查看;并可以進(jìn)行數(shù)值和曲線顯示。
2.2 飛行仿真系統(tǒng)
功能:飛行仿真系統(tǒng)代表了飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性、動(dòng)力學(xué)特性,與飛行員、飛控系統(tǒng)、飛機(jī)傳感器一起構(gòu)成了完整的閉環(huán)。飛行仿真軟件包括飛機(jī)和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)仿真模型,有六自由度運(yùn)動(dòng)模型、飛機(jī)質(zhì)量特性模型、氣動(dòng)模型和發(fā)動(dòng)機(jī)模型等。
2.3 交聯(lián)系統(tǒng)仿真單元
功能:模擬電傳飛行控制系統(tǒng)交聯(lián)的航電系統(tǒng)仿真、非航電系統(tǒng)仿真的接口電氣特性,以及HB6096總線和非總線信號仿真激勵(lì);輸出交聯(lián)系統(tǒng)激勵(lì)信號。
2.4 電傳飛控系統(tǒng)信號適配單元
功能:飛控接口適配系統(tǒng)主要完成各控制器對外接口的匯總和分發(fā),并進(jìn)行旁路信號采集以及硬件路由切換,包括信號匯接系統(tǒng)和信號切換系統(tǒng)。信號匯接系統(tǒng)由信號適配箱及連接線纜組成,對交互的總線及非總線信號進(jìn)行適配,便于仿真測試系統(tǒng)與真實(shí)系統(tǒng)的連接,方便系統(tǒng)測試。
2.5 故障注入單元
功能:實(shí)現(xiàn)電傳飛控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、傳感器、作動(dòng)器等成品的故障模擬和注入,檢查自動(dòng)飛控系統(tǒng)的故障報(bào)警功能。本系統(tǒng)所需故障注入設(shè)備按照功能類型分為3類故障:①功能故障注入:功能故障注入通過測控系統(tǒng)控制板軟件設(shè)置不正確、不匹配等參數(shù)實(shí)現(xiàn)。②物理層、電氣層故障注入:通過軟件控制故障注入板卡實(shí)現(xiàn)。③電源故障注入:通過程控電源、余度電源監(jiān)控及故障注入箱及控制軟件實(shí)現(xiàn)。主要包括電壓拉偏、延時(shí)上電、余度電源的通斷、電流設(shè)置等功能。
2.6 電傳飛控測試接口設(shè)備(FTI)
功能:實(shí)現(xiàn)與電傳飛行控制計(jì)算機(jī)的通訊,獲取電傳飛行控制分系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、各信號的狀態(tài),以及運(yùn)行參數(shù)等,按照自動(dòng)飛行控制分系統(tǒng)參數(shù)、狀態(tài)的定義,對上述信息和參數(shù)進(jìn)行解析,以物理量的形式進(jìn)行直接顯示和存儲,以便于測試觀察和對記錄結(jié)果的分析判斷。
3 結(jié)束語
無人機(jī)作為一種現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備在各個(gè)方面的應(yīng)用也越來越廣泛,因而確保無人機(jī)更好運(yùn)行十分必要。在無人機(jī)實(shí)際應(yīng)用過程中,為能夠?qū)崿F(xiàn)其正常運(yùn)行,相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用飛行控制技術(shù),對控制系統(tǒng)及技術(shù)進(jìn)行分析,并且以有效措施提升控制系統(tǒng)運(yùn)行效率,從而對無人機(jī)運(yùn)行更好控制,確保其更好完成任務(wù),發(fā)揮其作用。
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