【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及飛行器控制，尤其涉及一種evtol作動器控制架構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、evtol為一種新型垂直起降飛行器，一般它具備多個作動器，通過操控作動器，實現(xiàn)飛行器地面滑跑、垂直起降、空中飛行、地面駐停等不同階段所需功能。該飛行器大部分功能均由多個作動器協(xié)作完成，并且不同階段所需作動器和協(xié)作模式均有不同，所以飛行功能靈活多變，有多種飛行模式，如垂直起降、懸停、傾轉(zhuǎn)過渡、固定翼飛行等。
2、根據(jù)該飛行器特點，其作動器數(shù)量較多，控制重構(gòu)可塑性強，既要保證作動器的協(xié)作能力(協(xié)調(diào)和同步性)又要保證各個作動器的操控獨立性，所以傳統(tǒng)機械飛行操控系統(tǒng)無法滿足該飛行器需求，只能通過電傳飛行操控系統(tǒng)，實現(xiàn)飛行器功能。
3、由于電傳飛行操控系統(tǒng)沒有機械通道，所以對系統(tǒng)可靠性要求很高。單余度設(shè)備或功能無法滿足電傳飛行操控系統(tǒng)的可靠性要求，一般通過增加設(shè)備或功能余度來提高系統(tǒng)可靠性，但增加設(shè)備或功能的余度備份，同樣增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度、成本、重量、共模風(fēng)險、管理工作等。
4、基于此，本專利技術(shù)構(gòu)建一種高可靠、高安全、高效率、低成本的evtol作動器控制架構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供了一種evtol作動器控制架構(gòu)，包括：
2、設(shè)置各作動器位置布局及作動器功能，作動器包括動力基本作動器、擴展作動器和輔助作動器，每組動力基本作動器以短艙為單位集成在一起，當(dāng)某一動力基本作動器產(chǎn)生故障時，以短艙為單位進行故障重構(gòu)；
3、根據(jù)各作動器功能設(shè)置不同余度
4、根據(jù)各作動器屬性設(shè)計五條獨立總線連接不同作動器，雙余度作動器連接兩條總線，單余度作動器連接一條總線，通過各總線控制各作動器的狀態(tài)反饋。
5、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，動力基本作動器包括6個電機、4個變距槳、2個開合槳、4個傾轉(zhuǎn)機構(gòu)；電機1和電機6、開合槳1和開合槳6分別集成在固定短艙1和固定短艙6內(nèi)，提供飛行器向上升力；電機2～5、變距槳2～5、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)2～5分別集成在傾轉(zhuǎn)短艙2～5內(nèi)，提供不同的傾轉(zhuǎn)角度。
6、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，6個電機選擇雙余度電機，具備a、b兩路總線接口；4個傾轉(zhuǎn)機構(gòu)選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)短艙傾轉(zhuǎn)作動，具備a、b兩路總線接口，具備雙余度自鎖功能，即使作動功能喪失，短艙也會鎖定位置，不會發(fā)生非指令作動；4個變距槳選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)螺旋槳的變距作動，具備a、b兩路總線接口；2個開合槳選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)螺旋槳的展開和閉合作動，具備a、b兩路總線接口。
7、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，每個飛行控制計算機設(shè)計三條獨立總線連接動力基本作動器，總線設(shè)計具體為：
8、總線1：連接飛行控制計算機、電機1的a通道、電機3的a通道、電機4的a通道、電機6的a通道、開合槳1的a通道、變距槳3的a通道、變距槳4的a通道、開合槳6的a通道、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)3的a通道、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)4的a通道；
9、總線2：連接飛行控制計算機、電機2的a通道、電機3的b通道、電機5的a通道、電機6的b通道、變距槳2的a通道、變距槳3的b通道、變距槳5的a通道、開合槳6的b通道、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)2的a通道、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)3的b通道、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)5的a通道；
10、總線3：連接飛行控制計算機、電機1的b通道、電機2的b通道、電機4的b通道、電機5的b通道、開合槳1的b通道、變距槳2的b通道、變距槳4的b通道、變距槳5的b通道、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)2的b通道、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)4的b通道、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)5的b通道；
11、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，擴展作動器包括4個副翼舵、4個升降舵、2個航向舵；4個副翼舵面兩兩左右對稱分布在飛行器兩側(cè)機翼，左右機翼外側(cè)的副翼舵組成一對，左右機翼內(nèi)側(cè)的副翼舵組成另一對，實現(xiàn)飛行器滾轉(zhuǎn)操控備份；4個升降舵兩兩左右對稱分布在飛行器水平尾翼，左右水平尾翼外側(cè)的升降舵組成一對，左右水平尾翼內(nèi)側(cè)的升降舵組成另一對，控制飛行器升降；2個航向舵面上下分布在飛行器垂直尾翼，控制飛行器飛行航向。
12、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，4個副翼舵面，每個舵面通過單余度伺服舵機控制，任意一對副翼舵均可滿足飛行器正常操控，兩對副翼舵實現(xiàn)飛行器滾轉(zhuǎn)操控的余度備份；4個升降舵面，每個舵面通過單余度伺服舵機控制，左右對稱分布在飛行器水平尾翼，只要任意2個升降舵正常工作，即可滿足飛行器正常飛行；2個航向舵舵面，每個舵面通過單余度伺服舵機控制，上下分布在飛行器垂直尾翼，只要任意1個升降舵正常工作，即可滿足飛行器正常飛行。
13、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，每個飛行控制計算機設(shè)計一條獨立總線連接擴展作動器，總線設(shè)計具體為：
14、總線4：連接飛行控制計算機、右外副翼舵、左外副翼舵、右外升降舵、左外升降舵、上航向舵；
15、總線5：連接飛行控制計算機、右內(nèi)副翼舵、左內(nèi)副翼舵、右內(nèi)升降舵、左內(nèi)升降舵、下航向舵。
16、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，輔助作動器包括1個前輪和2個后輪；1個前輪位于飛行器底部前端，實現(xiàn)飛行器地面滑行、轉(zhuǎn)向；2個后輪分別位于飛行器底部后端兩側(cè)，實現(xiàn)飛行器滑行、剎車功能。
17、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，1個前輪選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)飛行器轉(zhuǎn)向功能，具備a、b兩路總線接口，由于飛行器能夠垂直起降，功能喪失不影響飛行；2個后輪選擇雙余度剎車后輪實現(xiàn)飛行器剎車功能，具備a、b兩路總線接口，由于飛行器可能夠垂直起降，功能喪失不影響飛行。
18、如上所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其中，每個飛行控制計算機設(shè)計一條獨立總線連接輔助作動器，總線設(shè)計具體為：
19、總線4：連接飛行控制計算機、前輪的a通道、右后輪的a通道、左后輪的a通道；
20、總線5：連接飛行控制計算機、前輪的b通道、右后輪的b通道、左后輪的b通道。
21、本專利技術(shù)實現(xiàn)的有益效果如下：本專利技術(shù)根據(jù)evtol飛行器功能特點，從作動器位置布置、作動器功能及余度分配、控制總線設(shè)計三方面入手，提出了一種高可靠、高安全、高效率、低成本的作動器控制架構(gòu)。
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1.一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，動力基本作動器包括6個電機、4個變距槳、2個開合槳、4個傾轉(zhuǎn)機構(gòu)；電機1和電機6、開合槳1和開合槳6分別集成在固定短艙1和固定短艙6內(nèi)，提供飛行器向上升力；電機2～5、變距槳2～5、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)2～5分別集成在傾轉(zhuǎn)短艙2～5內(nèi)，提供不同的傾轉(zhuǎn)角度。
3.如權(quán)利要求2所述的一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，6個電機選擇雙余度電機，具備A、B兩路總線接口；4個傾轉(zhuǎn)機構(gòu)選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)短艙傾轉(zhuǎn)作動，具備A、B兩路總線接口，具備雙余度自鎖功能，即使作動功能喪失，短艙也會鎖定位置，不會發(fā)生非指令作動；4個變距槳選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)螺旋槳的變距作動，具備A、B兩路總線接口；2個開合槳選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)螺旋槳的展開和閉合作動，具備A、B兩路總線接口。
4.如權(quán)利要求3所述的一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，每個飛行控制計算機設(shè)計三條獨立總線連接動力基本作動器，總線設(shè)計具體為：
5.如權(quán)利要求4所述的一種eV
6.如權(quán)利要求5所述的一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，4個副翼舵面，每個舵面通過單余度伺服舵機控制，任意一對副翼舵均可滿足飛行器正常操控，兩對副翼舵實現(xiàn)飛行器滾轉(zhuǎn)操控的余度備份；4個升降舵面，每個舵面通過單余度伺服舵機控制，左右對稱分布在飛行器水平尾翼，只要任意2個升降舵正常工作，即可滿足飛行器正常飛行；2個航向舵舵面，每個舵面通過單余度伺服舵機控制，上下分布在飛行器垂直尾翼，只要任意1個升降舵正常工作，即可滿足飛行器正常飛行。
7.如權(quán)利要求6所述的一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，每個飛行控制計算機設(shè)計一條獨立總線連接擴展作動器，總線設(shè)計具體為：
8.如權(quán)利要求7所述的一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，輔助作動器包括1個前輪和2個后輪；1個前輪位于飛行器底部前端，實現(xiàn)飛行器地面滑行、轉(zhuǎn)向；2個后輪分別位于飛行器底部后端兩側(cè)，實現(xiàn)飛行器滑行、剎車功能。
9.如權(quán)利要求8所述的一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，1個前輪選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)飛行器轉(zhuǎn)向功能，具備A、B兩路總線接口，由于飛行器能夠垂直起降，功能喪失不影響飛行；2個后輪選擇雙余度剎車后輪實現(xiàn)飛行器剎車功能，具備A、B兩路總線接口，由于飛行器可能夠垂直起降，功能喪失不影響飛行。
10.如權(quán)利要求9所述的一種eVTOL作動器控制架構(gòu)，其特征在于，每個飛行控制計算機設(shè)計一條獨立總線連接輔助作動器，總線設(shè)計具體為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種evtol作動器控制架構(gòu)，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其特征在于，動力基本作動器包括6個電機、4個變距槳、2個開合槳、4個傾轉(zhuǎn)機構(gòu)；電機1和電機6、開合槳1和開合槳6分別集成在固定短艙1和固定短艙6內(nèi)，提供飛行器向上升力；電機2～5、變距槳2～5、傾轉(zhuǎn)機構(gòu)2～5分別集成在傾轉(zhuǎn)短艙2～5內(nèi)，提供不同的傾轉(zhuǎn)角度。
3.如權(quán)利要求2所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其特征在于，6個電機選擇雙余度電機，具備a、b兩路總線接口；4個傾轉(zhuǎn)機構(gòu)選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)短艙傾轉(zhuǎn)作動，具備a、b兩路總線接口，具備雙余度自鎖功能，即使作動功能喪失，短艙也會鎖定位置，不會發(fā)生非指令作動；4個變距槳選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)螺旋槳的變距作動，具備a、b兩路總線接口；2個開合槳選擇雙余度伺服舵機實現(xiàn)螺旋槳的展開和閉合作動，具備a、b兩路總線接口。
4.如權(quán)利要求3所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其特征在于，每個飛行控制計算機設(shè)計三條獨立總線連接動力基本作動器，總線設(shè)計具體為：
5.如權(quán)利要求4所述的一種evtol作動器控制架構(gòu)，其特征在于，擴展作動器包括4個副翼舵、4個升降舵、2個航向舵；4個副翼舵面兩兩左右對稱分布在飛行器兩側(cè)機翼，左右機翼外側(cè)的副翼舵組成一對，左右機翼內(nèi)側(cè)的副翼舵組成另一對，實現(xiàn)飛行器滾轉(zhuǎn)操控備份；4個升降舵兩兩左右對稱分布在飛行器水平尾翼，左右水平尾翼外側(cè)的升降舵組成一對，左右水平尾翼內(nèi)側(cè)的升降舵組成另一對，控制飛行器升降；...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何東，黃寅吉，
申請(專利權(quán))人：上海時的科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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