[发明专利]基于CAN总线结构的直升机串联舵机控制系统及控制方法

说明书

本发明属于航空技术领域，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。

技术领域

本发明属于航空技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是：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。

本发明的技术方案：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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：

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；

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；

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；

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)；

步骤5：计算串联舵机模型增益P₀；

如果Δ≥0，P₀＝P，如果Δ＜0，P₀＝－P；