[发明专利]一种基于单个水箱液位监控的重心调配控制方法

说明书

本发明公开了一种基于单个水箱液位监控的重心调配控制方法，属于飞机试飞测试中的重心调配控制技术领域。控制方法包括以下步骤：步骤一、设定好可以启动调节的力矩量阈值；步骤二、计算要达到目的重心所需改变力矩量，并判断力矩量是否大于可以启动调节的力矩量的阈值，并实时监控单个水箱的液位是否到达警戒值，进而启动水泵并控制电动球阀的开度，完成重心的调配。本发明基于FPGA进行方法设计，利用FPGA的快速并行性提高控制方法的实时性和准确性，对每个水箱的液位都进行监控，调动全部水箱参与重心调配，并根据单水箱液位监控调整进出水水箱的液位分布，采用前馈与PID结合的控制方法，同时结合预关闭策略，高效完成重心的调配。

技术领域

本发明涉及一种基于单个水箱液位监控的重心调配控制方法，属于飞机试飞测试中的重心调配控制技术领域。

背景技术

在飞机研制和试飞过程中，重心包线检测是最为重要的指标之一，直接影响飞机的飞行安全。重心调配系统是基于水介质的自动调配装置，已经被国际上民用飞行客机公司广泛应用。重心调配系统可以在飞机重心相关的试验飞行过程中实现重心快速、精确地调配，实现飞机重心在不同飞行阶段的重心保持等功能，并有效提高试飞效率。重心调配系统的构成原理框图如图1所示。

重心调配控制系统是通过调配前后各个水箱中的水量来实现飞机重心的变化。虽然调配过程是全水箱参与，但是由于系统的布局展开面积所限，系统不可能完全按照对称设计。此外飞机飞行过程中存在姿态角，这些因素导致重心调配时，各水箱的进、出水速度不均匀。可能存在有的水箱的液位快速下降，而有的水箱液位则快速上升。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于单个水箱液位监控的重心调配控制方法，以解决现有技术中存在的问题。

一种基于单个水箱液位监控的重心调配控制方法，控制方法包括以下步骤：

步骤一、设定可以启动调节的力矩量阈值；

步骤二、计算要达到目的重心所需改变力矩量，并判断力矩量是否大于可以启动调节的力矩量的阈值，并实时监控单个水箱的液位是否到达警戒值，进而启动水泵并控制电动球阀的开度，完成重心的调配。

进一步的，在步骤一中，还包括：设定误差力矩量的阈值，误差力矩量为当前力矩量与所需改变力矩量的差值。

进一步的，在步骤一中，还包括：设定单个水箱的进水警戒高水位的阈值和出水警戒低水位的阈值。

进一步的，在步骤二中，具体包括以下步骤：

步骤二一、FPGA控制采集各水箱液位，计算飞机重心；

步骤二二、将水箱分组，并汇总液位高度；

步骤二三、判断当前力矩量大于可以启动调节的力矩量的阈值，若是，则执行步骤二四；否则，执行步骤二五；

步骤二四、由前馈调节算法控制电动球阀开度，进而调节全部水箱内的水量，并返回步骤二一；

步骤二五、由PID控制算法调节电动球阀开度，进而调节全部水箱内的水量；

步骤二六、判断当前重心与目标重心的偏差是否小于当前重心与目标重心偏差阈值，若是，则结束重心调配；否则，返回步骤二一。

进一步的，在步骤二三中，还包括：判断第n个进水箱液位是否高于进水警戒水位的阈值，或第n个出水箱液位是否低于出水警戒水位的阈值，若是，则执行步骤二七；否则，执行步骤二六；

步骤二七、若是，则关断第n个进水箱或出水箱的电磁阀，并判断是否只剩一个出水箱或入水箱，若是，则结束重心调配；否则，返回步骤二一。

进一步的，在步骤二后还包括步骤三、在单个水箱的当前重心下的误差力矩量达到误差力矩量的阈值时，提前停止重心调配。