[发明专利]飞机舵面偏转测试装置及方法

摘要

本发明提出一种飞机舵面偏转测试装置及方法，装置包括测试单元和上位机；测试单元包括壳体、吸盘式固定装置、MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源；上位机包括计算机、数据传输模块、显示模块；MEMS九轴传感器采集舵面的三轴加速度信号、三轴磁力数据和三轴角速度信号，并传输给MCU控制器；温度传感器将温度信号传输给MCU控制器用于温度补偿；MCU控制器根据输入信号解算得到舵面偏角和舵面偏转角速度，并将舵面偏角和舵面偏转角速度通过数据传输模块传输给上位机。本发明具备操作简单、测量精度高、能够界面显示、适用范围广、使用寿命长、具备强大的数据库存放各种机型的舵面标准参数、远程控制终端测试单元、智能数据分析等诸多智能化特点。

主权项

1.一种飞机舵面偏转测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将飞机舵面偏转测试装置的测试单元通过吸盘式固定装置吸附固定在被测舵面指定位置；上位机进行系统初始化，并对MEMS九轴传感器进行校零；所述飞机舵面偏转测试装置包括测试单元和上位机；所述测试单元包括壳体、吸盘式固定装置、MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源；MCU控制器、MEMS九轴传感器、温度传感器、数据传输模块、电源安装在壳体内，吸盘式固定装置固定在壳体上，测试单元能够通过吸盘式固定装置吸附固定在被测舵面上；MEMS九轴传感器包括三轴加速度计、三轴磁力计和三轴陀螺仪，通过三轴加速度计采集舵面的三轴加速度信号、通过三轴磁力计采集舵面的三轴磁力数据，三轴陀螺仪采集舵面的三轴角速度信号；MEMS九轴传感器将采集的加速度信号、磁力数据和角速度信号传输给MCU控制器；温度传感器将采集的温度信号传输给MCU控制器用于温度补偿；MCU控制器根据输入信号解算得到舵面偏角和舵面偏转角速度，并将舵面偏角和舵面偏转角速度通过数据传输模块传输给上位机；所述上位机包括计算机、数据传输模块、显示模块；上位机通过数据传输模块接收测试单元发出的舵面偏角和舵面偏转角速度，并通过计算机进行数据处理后在显示模块上进行显示；上位机还能够通过数据传输模块将校零指令传输给测试单元；步骤2：控制飞机舵面偏转期望角度，读取校零后的MEMS九轴传感器的测量数据：三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴地磁值；并传输给MCU控制器；同时将温度传感器采集的温度信号传输给MCU控制器；步骤3：MCU控制器对MEMS九轴传感器的测量数据进行卡尔曼滤波后，根据温度信号进行温度补偿；步骤4：根据步骤3得到的数据，按照以下过程得到舵面偏角和舵面偏转角速度：对于水平舵面，采集三轴加速度值后，通过Q因子校正法得到正交的三轴加速度值Xa、Ya、Za；将Xa、Ya、Za通过三角函数转化成对应的弧度值：α1＝arctan(Xa/squr(Ya*Ya+Za*Za))β1＝arctan(Ya/squr(Xa*Xa+Za*Za))γ1＝arctan(Za/squr(Xa*Xa+Ya*Ya))α1、β1、γ1分别表示X、Y、Z三轴的对应的弧度值；再将弧度值转换成对应的角度值得到水平舵面偏角；对于垂直舵面，通过三轴加速度值获得垂直舵面绕X、Y、Z三轴的偏角后，判断绕X、Y轴的数据是否为零，如果为零，则以绕Z轴的偏角为舵偏角，如果不为零，则按照公式计算：X＝Xm*cosβ+Ym*sinα*sinβ‑ZmcosαsinβY＝Ym*cosα+Zm*sinα垂直舵面偏角＝arctanY/X；其中Xm、Ym、Zm为三轴地磁值，α与β为通过三轴加速度值获得的垂直舵面绕X、Y轴的偏角；对于水平舵面和垂直舵面，采集三轴陀螺仪数据后，通过Q因子校正法得到正交的三轴陀螺仪数据X_g、Y_g、Z_g；利用三角函数将三轴陀螺仪数据合成为最后输出角速度