本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的飛/推綜合控制系統(tǒng)，屬于飛行/推力綜合控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代飛機(jī)任務(wù)需求不斷提高，飛機(jī)的這種多任務(wù)和多功能的要求使飛機(jī)各子系統(tǒng)的復(fù)雜程度不斷增加，從而使得在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想中充當(dāng)協(xié)調(diào)器的駕駛員無(wú)法勝任。但如果采用飛/推綜合控制技術(shù)，則可以最大限度的發(fā)揮飛機(jī)性能，提高機(jī)動(dòng)性和生存能力，并使得人機(jī)接口簡(jiǎn)單化，減輕駕駛員的工作負(fù)擔(dān)。因此飛/推綜合控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于民用和軍用，具有很大的應(yīng)用前景。

目前飛/推綜合控制結(jié)構(gòu)主要有四種：一是集中設(shè)計(jì)方法；二是遞階分散設(shè)計(jì)方法；三是設(shè)計(jì)具有固定上三角結(jié)構(gòu)的集中控制器再實(shí)現(xiàn)分散控制；四是先集中后分離的設(shè)計(jì)方法。但第一種方法設(shè)計(jì)的控制器非常復(fù)雜，由于現(xiàn)有的機(jī)載傳感器和數(shù)據(jù)總線技術(shù)發(fā)展有限，高階復(fù)雜控制器較難實(shí)現(xiàn)。第二種設(shè)計(jì)方法沒(méi)有將飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的耦合作用考慮在內(nèi)。第三種方法屬于純數(shù)學(xué)方法，計(jì)算開(kāi)銷大，適用于低階系統(tǒng)。第四種方法設(shè)計(jì)復(fù)雜，計(jì)算量大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的飛/推綜合控制系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元將傳感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳給控制單元，減輕控制單元的計(jì)算量，提高控制效果。

本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的飛/推綜合控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理單元、控制單元、指令生成模塊、姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)、空速管、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和舵機(jī)控制模塊；其中姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)、空速管、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器通過(guò)CAN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）總線與數(shù)據(jù)處理單元連接，指令生成模塊通過(guò)IIC（Inter-Integrated Circuit，I2C總線）總線與數(shù)據(jù)處理單元連接，數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)IIC總線與控制單元連接，控制單元通過(guò)CAN總線與舵機(jī)控制模塊連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過(guò)IIC總線與控制單元雙向連接。

所述數(shù)據(jù)處理單元采用DSP處理器，型號(hào)為T(mén)MS320VC33。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的芯片型號(hào)為AT24C08。

一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的飛/推綜合控制系統(tǒng)的控制方法，包含以下步驟：

步驟1）數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)CAN總線接收來(lái)自姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)和空速管的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)飛行狀態(tài)進(jìn)行力和力矩的解算，得到當(dāng)前飛機(jī)所受力和力矩；

步驟2）數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)CAN總線接收來(lái)自轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行解算，并通過(guò)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行推力預(yù)估，得到當(dāng)前發(fā)狀態(tài)動(dòng)機(jī)所提供的推力及力矩；

步驟3）數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)IIC總線接收來(lái)自指令生成模塊的指令信號(hào)，同時(shí)根據(jù)步驟（1）（2）計(jì)算的飛機(jī)飛行狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將指令信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制力和力矩信號(hào)，利用優(yōu)化算法對(duì)飛機(jī)舵面控制信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，并將優(yōu)化后的指令信號(hào)通過(guò)IIC總線傳輸給控制單元；

步驟4）控制單元通過(guò)IIC總線接收來(lái)自數(shù)據(jù)處理單元的控制信息和飛機(jī)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制單元根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制律計(jì)算，然后將控制信號(hào)通過(guò)CAN總線輸送給舵機(jī)控制模塊，通過(guò)舵機(jī)控制飛機(jī)各舵面和發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1、數(shù)據(jù)處理和控制分兩個(gè)不同單元對(duì)信息進(jìn)行處理，減輕飛控計(jì)算機(jī)的計(jì)算負(fù)擔(dān)，提高飛控計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。

2、加入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元與控制單元進(jìn)行信息交互，能有效提高控制精度和運(yùn)算速度，提高飛機(jī)的控制性能。

3、充分考慮飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的耦合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算量少,易于實(shí)現(xiàn)。

4、采用TMS320VC33作為數(shù)據(jù)處理單元的計(jì)算芯片，具有很強(qiáng)的浮點(diǎn)運(yùn)算能力，能有效提高優(yōu)化算法的速度。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型的工作流程圖。

圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1，本控制系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)處理單元和控制單元組成。工作時(shí)，數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)CAN總線接收來(lái)自姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)、空速管、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器的數(shù)據(jù)，以及通過(guò)IIC總線接收指令信號(hào)，接著數(shù)據(jù)處理單元對(duì)其進(jìn)行解算，并將飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制指令進(jìn)行分配優(yōu)化。然后控制信息通過(guò)IIC總線傳給控制單元，控制單元根據(jù)控制信息進(jìn)行控制律解算，然后將控制信號(hào)傳給舵機(jī)，從而對(duì)飛機(jī)進(jìn)行飛/推控制。

所述數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)CAN總線與姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)、空速管傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器連接，通過(guò)IIC總線與指令模塊連接。所述控制單元通過(guò)IIC總線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接。所述舵機(jī)控制模塊通過(guò)電機(jī)控制信號(hào)接口與控制單元連接。數(shù)據(jù)處理單元與控制單元通過(guò)IIC總線相連；

所述姿態(tài)傳感器模塊用于測(cè)量飛機(jī)的姿態(tài)角以及姿態(tài)角速度，并將所得數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線輸入數(shù)據(jù)處理單元；

所述氣壓計(jì)模塊用于測(cè)量飛機(jī)所在的環(huán)境的氣壓值，并將所得數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線輸入數(shù)據(jù)處理單元；

所述空速管用于測(cè)量飛機(jī)空速，并將所得數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線輸入數(shù)據(jù)處理單元；

所述轉(zhuǎn)速傳感器模塊用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)高低速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，并將所得數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線輸入數(shù)據(jù)處理單元；

所述溫度傳感器模塊用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)各部件溫度，并將所得數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線輸入數(shù)據(jù)處理單元；

所述壓力傳感器模塊用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)各部件壓力，并將所得數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線輸入數(shù)據(jù)處理單元；

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)控制單元需要用到的控制參數(shù)，它們之間通過(guò)IIC總線連接；

所述數(shù)據(jù)處理單元的處理器采用DSP處理器，型號(hào)為T(mén)MS320VC33；

數(shù)據(jù)處理單元：該模塊采用TMS320VC33芯片作為數(shù)據(jù)處理單元，VC33具有高速浮點(diǎn)運(yùn)算能力,主要特點(diǎn)有:擁有17ns指令周期,120MFLOPS(兆浮點(diǎn)運(yùn)算指令每秒)的浮點(diǎn)運(yùn)算能力,60MPIS(兆指令每秒)的指令運(yùn)算速度;片內(nèi)34K字（32bits）高速RAM存儲(chǔ)器空間,分布為兩個(gè)16K塊和兩個(gè)1K塊,便于有效利用內(nèi)部存儲(chǔ)資源；24bit地址線可尋址1M存儲(chǔ)空間,因此可外部擴(kuò)展RAM和FLASH等存儲(chǔ)設(shè)備,以滿足優(yōu)化控制算法的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的需求。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT24C08芯片。該芯片具有8個(gè)引腳、8KB的存儲(chǔ)空間，可通過(guò)IIC總線進(jìn)行讀寫(xiě)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。該芯片具有很好的穩(wěn)定性，支持讀寫(xiě)次數(shù)一百萬(wàn)次，數(shù)據(jù)保存時(shí)長(zhǎng)100年。另外，該芯片操作方便、成本低。

如圖2、圖3，本實(shí)用新型的工作方法如下：

（1）數(shù)據(jù)處理單元TMS320VC33通過(guò)CAN總線接收來(lái)自姿態(tài)傳感器、氣壓計(jì)、空速管傳感器的數(shù)據(jù)，處理器根據(jù)得到的傳感器數(shù)據(jù)對(duì)飛機(jī)的飛行狀態(tài)進(jìn)行力和力矩的解算，得到當(dāng)前飛機(jī)所受力和力矩；

（2）數(shù)據(jù)處理單元TMS320VC33通過(guò)CAN總線接收來(lái)自轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器的數(shù)據(jù)，處理器根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行解算，并對(duì)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行推力預(yù)估，得到當(dāng)前狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的推力及力矩；

（3）數(shù)據(jù)處理單元TMS320VC33通過(guò)IIC總線接收來(lái)自指令生成模塊的指令信號(hào)，同時(shí)利用步驟（1）（2）的得到的飛機(jī)的飛行狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將指令信號(hào)轉(zhuǎn)化為力和力矩形式的控制信號(hào)，由于飛機(jī)所受力和力矩除機(jī)體提供外，還分別由舵面和發(fā)動(dòng)機(jī)提供，利用優(yōu)化算法對(duì)飛機(jī)舵面和發(fā)動(dòng)機(jī)提供力和力矩進(jìn)行優(yōu)化分配，并將優(yōu)化后的指令信號(hào)通過(guò)IIC總線傳輸給控制單元；

（4）控制單元通過(guò)IIC總線接收來(lái)自數(shù)據(jù)處理單元的指令信息和飛機(jī)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制單元根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制律計(jì)算，然后將控制信號(hào)通過(guò)CAN總線輸送給舵機(jī)控制模塊，通過(guò)舵機(jī)控制飛機(jī)各舵面和發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)（包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。