[发明专利]一种通用化的直升机实验室测控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通用化的直升机实验室测控系统。它能准确有效的完成直升机实验室旋翼转速测量、桨距计算、旋翼挥舞角/变距角测量、开关信号测量以及实验塔台旋翼步进电机控制等功能。该发明属于直升机旋翼系统测试领域。

背景技术

无人直升机作为无人驾驶飞行器能够在高灵活度、低危险性的条件下完成多种任务，近年来不仅成为了各高校、科研机构的研究实验平台，更成为现代化武器装备发展的热门方向。直升机实验室是直升机项目各个子系统检测、维护、改进和试验的重要保证，是提高直升机故障检测和诊断能力的主要手段。

北京航空航天大学直升机实验室主要针对共轴双旋翼直升机旋翼系统进行检测，同时也能完成单旋翼系统测试。实验室分为实验塔台与实验控制室两部分，其中实验塔台在测试时将安装旋翼运转，这就对测试系统提出了以下要求：

(1)由于安全问题，测试人员无法在旋翼运转状态下进入实验塔台进行测试，故需要测试系统采集各项参数传输回实验控制室进行分析；

(2)对系统所有数据要求采集后实时、精确显示在工控机上，以便保证实验参数的准确性；

(3)要求测试系统界面友好、简明，根据实际需求对采集参数进行处理，无需相关测试系统知识储备、其他常规工具（万用表、示波器、量角器等）。

目前国内的共轴双旋翼直升机遥控遥测系统大多针对无人直升机飞行控制及数据采集。越来越多的无人直升机设计与投入使用，过去以型号为主线的自上而下的测试管理模式已逐渐不能满足要求，直升机实验室测试系统成为必须面对的一个课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用化的直升机实验室测控系统，以满足直升机设计与测试的实际需求，能够完成直升机实验室旋翼转速测量、桨距计算、旋翼挥舞角/变距角测量、开关信号测量以及实验塔台旋翼步进电机控制等功能。

本发明的技术方案在于：如图1所示，本发明一种通用化的直升机实验室测控系统，整个系统分为3部分：前端信号采集模块1、中心处理单元模块2和显示与控制模块3，按照一定的流程完成对旋翼系统测试过程中遥测数据的接收、处理、分类存储、显示，遥控指令的发送等功能。各模块之间的连接关系如下所述：前端信号采集模块1通过信号线接入DB62接口与中心处理单元模块2相连接，完成遥测数据的采集，通过相应的处理之后进入中央处理单元模块2的核心部分——现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，即FPGA，本发明FPGA采用xilinx公司的spartan‐3芯片）；中心处理单元模块2通过PCI插槽接入PCI总线，由PCI总线控制器PCI9054芯片完成和显示与控制模块3相连接，完成中心处理单元模块2与显示与控制模块3的通信，显示与控制模块3完成遥测数据的分类处理、存储，并将遥控指令发送给中心处理单元模块2。

所述的前端信号采集模块1由（1.1）滑动电位计、（1.2）光电转换器及（1.3）开关电路三部分组成，且这三部分相互独立。

该（1.1）滑动电位计为通用设备，选用的型号为WDS36，将对旋翼处在不同角度位置时相应电信号（即模拟角度信号）进行采集，通过前端信号采集模块1中的信号连接器送入中心处理单元模块2；该（1.2）光电转换器为通用设备，选用设备满足以下参数要求即可：高10mm、反射距离<2mm、工作电压0～15V，光电转换器将对光信号转换为电信号（即转速/方向信号）进行采集，通过前端信号采集模块1中的信号连接器送入中心处理单元模块2，旋翼每转动一周，光电传感器输出四个脉冲电压信号，通过数据处理可得出转速值；该（1.3）开关电路为实验室常规接线，满足开关按下时电路接高电平、松开时电路接低电平即可，开关电路（即开关信号）的高低电平状态作为电信号通过前端信号采集模块1中的信号连接器送入中心处理单元模块2。