[发明专利]一种飞机主动侧杆系统的侧杆自动回中方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机控制系统，尤其涉及一种飞机主动侧杆系统的侧杆自动回中方法。

背景技术

飞机的人感系统可以使飞行员在操纵飞机时有控制力感，可以影响飞机的操纵性能，是飞机操纵系统的十分重要的组成部分。目前，大多数飞机均采用了电传飞行控制系统，其中，弹簧加载的被动驾驶杆系统构成了这些飞机的人感系统。这种类型的驾驶杆具有十分简单的结构，安装十分方便，操作起来也很稳定，但是最大的缺点是驾驶杆力与杆位移间是固定不变的正比例关系，不能反映飞机的飞行状态；由于飞行员感受不到飞机的飞行状态，飞机的飞行品质和操纵品质会有所下降。为了避免这种缺点，主动驾驶杆系统应运而生。这种驾驶杆系统与飞行控制系统构成了闭环回路，使得飞控计算机可以与驾驶杆实时地互相通信。采用这种方式后，飞行员可以通过驾驶杆手柄上的力准确地判断出飞机的飞行状态，因此可以提高飞机的操纵特性和飞行品质。

目前，主动侧杆系统中关于对杆力的控制，多数采用通过把驾驶杆上的力传感器作为反馈杆力进行对杆力的控制，而当使用此种控制方式控制侧杆时，当侧杆处于运动状态时，由于侧杆存在速度和加速度，使得该系统不稳定，且控制精度降低。当侧杆的转动越大时，该系统的杆力控制精度越不稳定。同时，当力传感器受到电磁干扰或者失效时，该系统的控制反馈量失效，这对飞机的控制性能和安全而言是非常严重的。本文通过采用把电机的电枢电流传感器的输出值间接得到主动侧杆手柄上的力，使得该系统更加稳定；同时采用专家PID以及智能切换的方式，使得当杆力反馈量和实际偏差很大时，由闭环杆力控制切换到开环杆力控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种飞机主动侧杆系统的侧杆自动回中方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种飞机主动侧杆系统的侧杆自动回中方法，所述飞机主动侧杆系统包含监控模块和侧杆模块；

所述监控模块用于发送指令给所述侧杆模块，并控制存储和显示侧杆模块的实时状态信息；

所述侧杆模块包含驾驶杆、第一微控制单元和第二微控制单元；

所述驾驶杆包含壳体、手柄、杆力传感器、杆体、第一轴、第二轴、第一对轴承和第二对轴承；

所述第一轴、第二轴采用内外框的形式，第一轴为内框轴，第二轴为外框轴，第一轴能够在第二轴的滑槽滑动；

所述壳体为上下开口的矩形，第一对轴承、第二对轴承对应设置在其四壁的中心上；

所述第一轴、第二轴分别通过第一对轴承、第二对轴承承载，且两端均伸出所述壳体；

所述杆体的下端与第一轴固连，上端与杆力传感器的底部固连，杆力传感器的顶部与手柄固连；

所述杆力传感器采用二维电阻应变片式杆力传感器，分别对应第一轴上的力和第二轴上的力；

所述手柄上设有用于切换侧杆模块的工作模式的切换开关，所述工作模式包含主动模式、随动模式、配平模式以及被动模式；

所述第一微控制单元包含第一旋转式电位器、第一齿轮减速器、第一力矩电机、第一编码器、第一微控制器、第一PWM电机驱动模块、第一固态继电器、第一手柄力调制信号电路、第一角位移信号调制电路和第一电流传感器；

所述第一旋转式电位器的输入端与第一轴的一端连接，输出端与第一角位移信号调制电路输入端相连；

所述第一齿轮减速器通过法兰盘固定在所述壳体上，输出孔与第一轴的另一端连接，输入孔与第一力矩电机输出轴的一端连接；

所述第一编码器的码盘与第一力矩电机输出轴的另一端连接，用于测量第一力矩电机输出轴的转速，并将其传递给所述第一微控制器；

所述第一手柄力调制信号电路的输入端与杆力传感器电路电气相连；

所述第一PWM电机驱动模块输出端通过第一固态继电器与所述第一力矩电机电气相连；

所述第一电流传感器用于感应第一力矩电机的电枢电流，并将其传递给所述第一微控制器；

所述第一微控制器分别和第一手柄力调制信号电路的输出端、第一PWM电机驱动模块的输入端、第一固态继电器的控制端、第一角位移信号调制电路的输出端、第一编码器的输出端、第一电流传感器、杆力传感器以及监控模块电气相连，用于根据获得的杆力传感器在第一轴上的杆力输出信号、第一力矩电机的电枢电流信号、第一角位移信号调制电路的转角信号以及第一力矩电机的转速信号输出PWM波到第一PWM电机驱动模块，控制第一力矩电机的运行，同时通过自身所带的串口功能与监控模块进行串口通信，向监控模块传送侧杆模块的状态信息；