风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111829751A(43)申请公布日2020.10.27(21)申请号202010818038.5(22)申请日2020.08.14(71)申请人中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所地址150000黑龙江省哈尔滨市南岗区一曼街2号(72)发明人王建锋芦士光谭浩杨文(74)专利代理机构哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)23209代理人刘坤(51)Int.Cl.G01M9/08(2006.01)G01M9/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统及方法(57)摘要本发明是一种风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统及方法，属于风洞虚拟飞行试验领域，目的是解决识别模型偏航角，功能单一，无法满足复杂的风洞试验需求等问题。该系统由可编程自动驾驶仪、遥控器接收机、遥控器、电源、适配电路、电台、陀螺仪、编码器、飞行控制程序等构成，通过三自由度支撑装置与模型支杆连接，以及飞行控制装置按照控制律及控制程序控制模型舵面，实现模型姿态和姿态角速度测量，同时实现设备与外部计算机的无线通讯，省去操作人员的现场手动作业，降低风洞模拟飞行试验中飞行器的控制难度，提高控制效率，解决了开发板尺寸较大，占用模型空间，有效的减小了模型重量，大大降低了开发难度。CN111829751ACN111829751A权利要求书1/1页1.风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统，其特征在于：该系统包括可编程自动驾驶仪、电台、电源、适配电路、外设接口适配器、遥控器接收机、遥控器、陀螺仪和编码器；可编程自动驾驶仪连接有外设接口适配器，外设接口适配器同时连接1到10个PWM控制形式舵机；遥控器接收机通过外设接口适配器与可编程自动驾驶仪连接，并与遥控器建立通讯；陀螺仪与外设接口适配器连接；编码器连接在外设接口适配器上；电台与计算机、可编程自动驾驶仪建立连接；电源负责为该系统供电；适配电路用于将电源电压进行转换，并适配至可编程自动驾驶仪、电台、外设接口适配器、遥控器接收机。2.根据权利要求1所述的应用于风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统，其特征在于：所述电台包括主电台和从电台，其中主电台负责与计算机进行无线通讯，从电台一端连接可编程自动驾驶仪，另一端由电源连接的适配电路连接为从电台供电。3.根据权利要求2所述的应用于风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统，其特征在于：所述的电源，由锂电组构成，输出最高11.6V电压；所述的适配电路，将电源进行电压转换从而适配所述的其他设备。4.根据权利要求3所述的应用于风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统，其特征在于：所述的陀螺仪为三轴MEMS陀螺仪；所述的编码器为三个增量式编码器。5.风洞虚拟飞行试验的飞行控制方法，是基于权利要求1-4中任一一项所述的系统实现的，其特征在于：方法步骤如下：步骤一：操作人员通过计算机连接所述的电台与飞行控制系统建立无线通讯，远程控制可编程自动驾驶仪或电源；步骤二：操作人员通过所述的遥控器发射遥控指令，经遥控器接收机接收后，通过外设接口适配器将遥控指令发送给可编程自动驾驶仪；步骤三：所述的可编程自动驾驶仪将操作人员下发的指令通过外设接口适配器传送给舵机，实现远程飞行控制。6.根据权利要求5所述的风洞虚拟飞行试验的飞行控制方法，其特征在于：所述的陀螺仪通过外设接口适配器与可编程自动驾驶仪建立连接，用于测量模型的三自由度姿态角速度。7.根据权利要求5所述的风洞虚拟飞行试验的飞行控制方法，其特征在于：所述的编码器通过外设接口适配器与可编程自动驾驶仪建立连接，用于测量三自由度转动机构角度，根据坐标系变换，测量模型三轴姿态角。2CN111829751A说明书1/3页风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统及方法技术领域[0001]本发明是一种风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统及方法，尤其涉及风洞虚拟飞行试验的飞行控制，属于风洞虚拟飞行试验领域。背景技术[0002]风洞虚拟飞行试验是在国内刚刚起步的风洞试验技术，把飞行器模型安装在风洞中具有三个转动自由度的专用支撑装置上，让模型三个角位移可以自由转动或者按照飞行器的飞行要求加以实时舵面操纵控制，较为真实地模拟飞行器的机动运动过程，可同时测量飞行器气动和运动参数，检验飞行器响应和操纵控制特性，从而达到气动与运动一体化研究，探索气动与运动耦合机理的目的。试验中核心控制元件为飞行控制装置，飞行控制装置需要实现模型多舵机控制、传感器数据采集、外部指令获取、试验数据记录保存、控制律或控制程序修改等功能。[0003]应用于风洞虚拟飞行试验的飞行控制装置可采用航模飞控计算机实现，该方案一般只能够完成模型的低精度姿态控制，另在风洞屏蔽作用下无法识别模型偏航角，功能单一，无法满足复杂的风洞试验需求；也可采