电控旋翼传感器系统余度设计及表决算法研究

时间:2022-10-12 06:43:33

电控旋翼传感器系统余度设计及表决算法研究

摘要:电控旋翼通过电作动器驱动伺服襟翼偏转,通过气弹作用带动桨叶变距,从而实现旋翼操纵。为提高电控旋翼传感器系统的可靠性。文中以模型电控旋翼系统为对象,提出了一套非相似三余度传感器系统方案;进一步提出了一种改进的表决算法,该算法通过将基于LMS算法的预测值引入表决中,使三余度传感器系统在出现两路随机故障时仍能够有效判别正常信号,从而提高了系统的可靠性;通过仿真验证了该改进表决算法的可行性;最后通过对襟翼传感器的试验研究,证明了所提出的余度设计方案及表决算法的有效性。

关键词:电控旋翼;余度设计;表决算法;非相似余度

中图分类号:V241.01 文献标志码:A 文章编号:1005-2615(2015)02-0290-06

电控旋翼是于21世纪初提出的一种新型旋翼操纵系统。电控旋翼控制系统工作方式如图1所示,襟翼角度传感器信号经弱电滑环进入模拟数字转换器(Analog-digital converter,ADC),主操纵系统控制器数字信号处理器(Digital signal processor,DSP)读取操纵指令、光电码盘反馈的方位角信号及ADc采集的襟翼角度信号后,经控制算法计算得出襟翼的期望偏角,经数字模拟转换器(Digital-to-analog converter,DAC)转换后经弱电滑环将信号传至作动器控制器,控制作动器带动襟翼偏转,通过气弹作用改变桨叶的桨距,从而实现对旋翼的总距和周期变距操纵。

由此可见,电控旋翼控制系统中包含的电子器件多,系统较为复杂,其各角度传感器、电作动器等重要电气部件均工作在强离心场和恶劣的振动环境中;更重要的是,由于电控旋翼用电气系统取代了传统的以机械操纵线系为主的自动倾斜器操纵系统,用以实现直升机最为重要的总距和周期变距操纵,一旦发生故障,将直接威胁飞行安全,甚至导致机毁人亡。一般而言,电气系统的可靠性不如机械操纵系统,因此电控旋翼的可靠性就成为系统设计中必须认真面对和考虑的问题。为提高电控旋翼操纵系统的可靠性,可采用余度技术。在无人机等领域,余度技术已经广泛地应用行控制系统中。在进行电控旋翼操纵系统余度设计时,可参考其设计方法。

完整的电控旋翼操纵系统余度设计应包括传感器、控制器和作动器的余度设计,本文仅针对传感器余度设计部分进行介绍进行研究。文中以课题组研制的模型电控旋翼系统(见图2)为对象,提出适合的传感器余度设计方案,并通过仿真和试验验证其可行性和有效性。

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