一种飞机主动侧杆系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及飞机控制系统，尤其涉及一种飞机主动侧杆系统。
【背景技术】
[0002] 飞机的人感系统可以使飞行员在操纵飞机时有控制力感，可以影响飞机的操纵性 能，是飞机操纵系统的十分重要的组成部分。目前，大多数飞机均采用了电传飞行控制系 统，其中，弹簧加载的被动驾驶杆系统构成了这些飞机的人感系统。这种类型的驾驶杆具有 十分简单的结构，安装十分方便，操作起来也很稳定，但是最大的缺点是驾驶杆力与杆位移 间是固定不变的正比例关系，不能反映飞机的飞行状态；由于飞行员感受不到飞机的飞行 状态，飞机的飞行品质和操纵品质会有所下降。为了避免这种缺点，主动驾驶杆系统应运而 生。这种驾驶杆系统与飞行控制系统构成了闭环回路，使得飞控计算机可以与驾驶杆实时 地互相通信。采用这种方式后，飞行员可以通过驾驶杆手柄上的力准确地判断出飞机的飞 行状态，因此可以提高飞机的操纵特性和飞行品质。
[0003] 现有主动侧杆系统，在同一飞机型号上，不能根据不同的飞行任务自定义杆力位 移曲线，导致主动侧杆发挥不了更大的优势;现有主动侧杆一般去掉被动模式，或者采用步 进电机的切换模式。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】中所涉及到的缺陷，提供一种飞机主 动侧杆系统。
[0005] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006] -种飞机主动侧杆系统，包含监控模块和侧杆模块；
[0007]所述监控模块用于发送指令给所述侧杆模块，并控制存储和显示侧杆模块的实时 状态信息；
[0008] 所述侧杆模块包含驾驶杆、第一微控制单元和第二微控制单元；
[0009] 所述驾驶杆包含壳体、手柄、杆力传感器、杆体、第一轴、第二轴、第一对轴承和第 二对轴承；
[0010] 所述第一轴、第二轴采用内外框的形式，第一轴为内框轴，第二轴为外框轴，第一 轴能够在第二轴的滑槽滑动；
[0011]所述壳体为上下开口的矩形，第一对轴承、第二对轴承对应设置在其四壁的中心 上；
[0012] 所述第一轴、第二轴分别通过第一对轴承、第二对轴承承载，且两端均伸出所述壳 体；
[0013] 所述杆体的下端与第一轴固连，上端与杆力传感器的底部固连，杆力传感器的顶 部与手柄固连；
[0014] 所述杆力传感器用于测量飞行员施加在驾驶杆手柄上的力；
[0015] 所述手柄上设有用于切换侧杆模块的工作模式的切换开关，所述工作模式包含主 动模式、随动模式、配平模式以及被动模式；
[0016] 所述第一微控制单元包含第一旋转式电位器、第一齿轮减速器、第一力矩电机、第 一编码器、第一微控制器、第一PWM电机驱动模块、第一固态继电器、第一手柄力调制信号电 路、第一角位移信号调制电路、和第一电流传感器；
[0017] 所述第一旋转式电位器的输入端与第一轴的一端连接，输出端与第一角位移信号 调制电路输入端相连；
[0018] 所述第一齿轮减速器通过法兰盘固定在所述壳体上，输出孔与第一轴的另一端连 接，输入孔与第一力矩电机输出轴的一端连接；
[0019] 所述第一编码器的码盘与第一力矩电机输出轴的另一端连接，用于测量第一力矩 电机输出轴的转速，并将其传递给所述第一微控制器；
[0020] 所述第一手柄力调制信号电路的输入端与杆力传感器电路电气相连；
[0021 ]所述第一 PWM电机驱动模块输出端通过第一固态继电器与所述第一力矩电机电气 相连；
[0022] 所述第一电流传感器用于感应第一力矩电机的电枢电流，并将其传递给所述第一 微控制器；
[0023] 所述第一微控制器分别和第一手柄力调制信号电路的输出端、第一 PWM电机驱动 模块的输入端、第一固态继电器的控制端、第一角位移信号调制电路的输出端、第一编码器 的输出端、第一电流传感器、杆力传感器、以及监控模块电气相连，用于根据获得的杆力传 感器在第一轴上的杆力输出信号、第一力矩电机的电枢电流信号、第一角位移信号调制电 路的转角信号以及第一力矩电机的转速信号输出PWM到波第一 PWM电机驱动模块，控制第一 力矩电机的运行，同时通过自身所带的串口功能与监控模块进行串口通信，向监控模块传 送侧杆装置的状态信息；
[0024] 所述第二微控制单元包含第二旋转式电位器、第二齿轮减速器、第二力矩电机、第 二编码器、第二微控制器、第二PWM电机驱动模块、第二固态继电器、第二角位移信号调制电 路、第二手柄力调制信号电路、齿轮减速箱、直角换向器和第二电流传感器；
[0025] 所述第二旋转式电位器的输入端与第二轴的一端连接，输出端与与第二角位移信 号调制电路输入端相连；
[0026] 所述第二轴的另一端与齿轮减速箱的输入齿轮连接，齿轮减速箱的输出齿轮与直 角换向器的输出轴连接；
[0027] 所述直角换向器通过法兰盘固定在所述壳体上，输入端与第二齿轮减速器的输出 孔连接；
[0028] 所述第二齿轮减速器通过法兰盘固定在所述壳体上，输入孔与第二力矩电机输出 轴的一端连接；
[0029]所述第二编码器的码盘与第二力矩电机输出轴的另一端连接，用于测量第二力矩 电机输出轴的转速，并将其传递给所述第二微控制器；
[0030] 所述第二手柄力调制信号电路的输入端与杆力传感器电路电气相连；
[0031] 所述第二PWM电机驱动模块输出端通过第二固态继电器与所述第二力矩电机电气 相连；
[0032] 所述第二电流传感器用于感应第二力矩电机的电枢电流，并将其传递给所述第二 微控制器；
[0033] 所述第二微控制器分别和第二手柄力调制信号电路的输出端、第二PWM电机驱动 模块的输入端、第二固态继电器的控制端、第二角位移信号调制电路的输出端、第二编码器 的输出端、第二电流传感器、杆力传感器、以及监控模块电气相连，用于根据获得的杆力传 感器在第二轴上的杆力输出信号、第二力矩电机的电枢电流信号、第二角位移信号调制电 路的转角信号以及第二力矩电机的转速信号输出PWM波到第二PWM电机驱动模块，控制第二 力矩电机的运行，同时通过自身所带的串口功能与监控模块进行串口通信，向监控模块传 送侧杆装置的状态信息。
[0034] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述监控模块包含通信单 元、控制单元、杆力曲线设置单元、模式指令输入单元、显示单元和储存单元，所述控制单元 分别和通信单元、杆力曲线设置单元、模式指令输入单元、显示单元、储存单元电气相连；
[0035] 所述通信单元分别和所述第一微控制器、第二微控制器相连，用于和侧杆模块进 行串口通信；
[0036]所述杆力曲线设置单元用于输入杆力曲线参数，并将其传递给所述控制单元； [0037]所述模式指令输入单元用于设置侧杆模块的工作模式，并将其传递给所述控制单 元；
[0038]所述显示单元用于以输出框、虚拟仪表盘和曲线图显示侧杆模块的实时状态信 息；
[0039] 所述储存单元用于存储侧杆模块的实时状态信息；
[0040] 所述控制单元用于发送指令给所述侧杆模块，并控制存储和显示侧杆模块的实时 状态信息。
[0041] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述杆力传感器采用2维 电阻应变片式杆力传感器，分别对应第一轴上的力和第二轴上的力。
[0042] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述第一、第二齿轮减速 器采用精密行星齿轮减速器。
[0043] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述第一、第二力矩电机 采用峰值堵转电压为27V的稀土永磁直流有刷力矩电机。
[0044] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述直角换向器采用精密 伺服锥齿轮直角换向器。
[0045] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述第一、第二微控制器 采用STM32芯片。
[0046] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述第一、第二旋转式电 位器采用电气角度为90度的精密旋转式电位器。
[0047] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述第一、第二编码器采 用高线数的增量式编码器。
[0048] 作为本发明一种飞机主动侧杆系统进一步的优化方案，所述第一、第二电流传感 器采用霍尔闭环电流传感器。
[0049] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0050] 1.可以减小飞机主动驾驶杆系统的体积和重量，更有实际装备意义；
[0051 ] 2.通过设计控制律可以使驾驶杆有较快的响应速度；
[0052] 3.驾驶杆系统的中立位，可以根据飞行员的习惯，方便调节，并且驾驶杆回中过程 迅速，回中位置精确；
[0053] 4 ·能够提供较高精度的杆力信息；
[0054] 5.通过固态继电器来切换，使得硬件结构简单，控制简单，主动侧杆更稳定，能够 在更恶劣的机载环境工作。
[0055] 6.该系统的杆力开环控制已具有较高精度，并且当杆力反馈传感器失效时，该系 统可以及时自动