一种在线参数辨识电路的制作方法

本发明涉及一种飞行器控制舵面故障的隔离和诊断领域，特别是一种在线参数辨识电路。

背景技术：

当飞行器舵面发生严重故障，如舵机卡死或舵面损伤时，常规控制系统难以适应和稳定，需通过在线算法对舵机卡死位置、舵面损伤情况进行在线估计和辨识，根据故障情况飞控系统及时进行控制舵面的在线重新分配，或进一步实施控制律在线重设计等控制系统重构措施，否则将导致难以挽回的严重后果。国内外均开展过在线参数辨识技术的研究，但在线参数辨识算法通常直接在飞控机上实现，这样占用了飞控机的计算资源；参数辨识的准确度比较依赖用于辨识的动力学模型的准确度，基于不准确的动力学模型将难以得到正确的辨识结果；仅使用一种参数辨识算法得到的辨识结果可靠性较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种在线参数辨识电路，硬件系统成本低，可适应宽电压外部电源输入，便于与飞控系统集成，便于存储飞行数据和辨识数据，便于程序更新；算法基于滤波器-辨识器组，通过先判断故障模式，再开展参数辨识的方式进行，提高了辨识结果的可靠性，且参数辨识使用双余度算法进行表决和算术平均得到辨识结果，提高了参数辨识的准确性。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种在线参数辨识电路，包括计算单元电路、调试电路、第一通讯芯片、第二通讯芯片、数据存储卡接口电路、接口电路、5V稳压电路和3.3V稳压电路；其中，数据存储卡接口电路与计算单元电路连接；调试电路与计算单元电路连接；接口电路与第一通讯芯片连接，同时第一通讯芯片与计算单元电路连接；接口电路与第二通讯芯片连接，同时第二通讯芯片与计算单元电路连接；接口电路与5V稳压电路连接；5V稳压电路与3.3V稳压电路连接。

在上述的一种在线参数辨识电路，5V稳压电路通过接口电路接收外部电源，3.3V稳压电路将5V稳压电路传来的电源转换成3.3V电源，并为计算单元电路、调试电路、第一通讯芯片、第二通讯芯片和数据存储卡接口电路供电。

在上述的一种在线参数辨识电路，所述调试电路设置有VDD接口、TRST接口、TDI接口、TMS/SWDIO接口、TCK/SWCLK接口、NC接口、TDO/SWO接口、RESET#接口、NC接口、VDD接口和GND接口；其中，TRST接口、TDI接口、TMS/SWDIO接口、TCK/SWCLK接口、TDO/SWO接口和RESET#接口与计算单元电路连接；VDD接口接3.3V稳压电路；TCK/SWCLK接口接地；GND接口接地。

在上述的一种在线参数辨识电路，所述第一通讯芯片设置有V+接口、V-接口、R1IN接口、R2IN接口、T1IN接口、T2IN接口、C1+接口、C1-接口、VCC接口、GND接口、R1OUT接口、R2OUT接口、T1OUT接口、T2OUT接口、C2+接口和C2-接口；其中，T1OUT接口、T2OUT接口、R1IN接口和R2IN接口与接口电路连接；T1IN接口、T2IN接口、R1OUT接口和R2OUT接口与计算单元电路连接；V-接口与外部电容C2连接后接地；V+接口与外部电容C1连接后接地；C1+接口与外部电容C4串联后与C1-接口连接；C2+接口与外部电容C5串联后与C2-接口连接；VCC接口与3.3V稳压电路连接，同时VCC接口与外部电容C3连接后接地；GND接口接地。

在上述的一种在线参数辨识电路，所述第二通讯芯片设置有R1IN接口、R2IN接口、T1OUT接口、T2OUT接口、IN接口、OUT接口和GND接口；其中，R1IN接口、R2IN接口、T1OUT接口和T2OUT接口与接口电路连接；IN接口和OUT接口与计算单元电路连接；GND接口接地。

在上述的一种在线参数辨识电路，所述5V稳压电路设置有Vo+接口；所述3.3V稳压电路设置有IN接口；5V稳压电路的Vo+接口与3.3V稳压电路的IN接口连接。

在上述的一种在线参数辨识电路，所述数据存储卡接口电路设置有DATA2接口、CD/DATA3接口、CMD接口、VSS接口、VDD接口、CLK接口、DATA0接口、DATA1接口、CD接口、GND接口和WP接口；其中，DATA2接口、CD/DATA3接口、CMD接口、CLK接口、DATA0接口和DATA1接口与计算单元电路连接；VSS接口接地；VDD接口与3.3V稳压电路连接。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明中的硬件系统，在可高效执行辨识算法的前提下采用高效低成本的STM32F407芯片，降低了硬件系统成本；包含DC-DC电源管理模块，可适应9V～18V的宽电压输入，并将输出电压稳定在3.3V和5V；包含RS232与RS422两种通讯接口，便于与飞控系统集成；包含SD卡接口，可存储大量的飞行数据和辨识数据；包含JTAG接口，方便程序的烧写和调试；

(2)本发明算法通过卡尔曼滤波器组先判断故障模式，并基于相应的故障模式选择对应的动力学模型，再使用辨识器开展参数辨识，可以提高辨识结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明在线参数辨识电路图；

图2为本发明调试电路图；

图3为本发明第一通讯芯片；

图4为本发明第二通讯芯片；

图5为本发明数据存储卡接口电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

提供一种在线参数辨识电路，不占用飞控机的计算资源，独立运行算法，通过通讯接口与飞控机进行数据交换；装置采用高效低成本的计算芯片，并包含可适应宽电压输入的电源管理模块、常用的通讯接口和外部存储接口、程序烧写和调试接口。

如图1所示为在线参数辨识电路图，由图可知，一种在线参数辨识电路，包括高效低成本的计算单元电路、调试电路、第一通讯芯片和第二通讯芯片便于与飞控系统集成；数据存储卡接口电路，可存储大量的飞行数据和辨识数据、接口电路、可适应宽电压输入的5V稳压电路和3.3V稳压电路；其中，数据存储卡接口电路与计算单元电路连接；调试电路与计算单元电路连接；接口电路与第一通讯芯片连接，同时第一通讯芯片与计算单元电路连接；接口电路与第二通讯芯片连接，同时第二通讯芯片与计算单元电路连接；接口电路与5V稳压电路连接；5V稳压电路与3.3V稳压电路连接。

其中，5V稳压电路通过接口电路接收外部电源，3.3V稳压电路将5V稳压电路传来的电源转换成3.3V电源，并为计算单元电路、调试电路、第一通讯芯片、第二通讯芯片和数据存储卡接口电路供电。5V稳压电路设置有Vo+接口；所述3.3V稳压电路设置有IN接口；5V稳压电路的Vo+接口与3.3V稳压电路的IN接口连接。

如图2所示为调试电路图，由图可知，调试电路设置有VDD接口、TRST接口、TDI接口、TMS/SWDIO接口、TCK/SWCLK接口、NC接口、TDO/SWO接口、RESET#接口、NC接口、VDD接口和GND接口；其中，TRST接口、TDI接口、TMS/SWDIO接口、TCK/SWCLK接口、TDO/SWO接口和RESET#接口与计算单元电路连接；VDD接口接3.3V稳压电路；TCK/SWCLK接口接地；GND接口接地。

如图3所示为第一通讯芯片，由图可知，第一通讯芯片设置有V+接口、V-接口、R1IN接口、R2IN接口、T1IN接口、T2IN接口、C1+接口、C1-接口、VCC接口、GND接口、R1OUT接口、R2OUT接口、T1OUT接口、T2OUT接口、C2+接口和C2-接口；其中，T1OUT接口、T2OUT接口、R1IN接口和R2IN接口与接口电路连接；T1IN接口、T2IN接口、R1OUT接口和R2OUT接口与计算单元电路连接；V-接口与外部电容C2连接后接地；V+接口与外部电容C1连接后接地；C1+接口与外部电容C4串联后与C1-接口连接；C2+接口与外部电容C5串联后与C2-接口连接；VCC接口与3.3V稳压电路连接，同时VCC接口与外部电容C3连接后接地；GND接口接地。

如图4所示为第二通讯芯片，由图可知，第二通讯芯片设置有R1IN接口、R2IN接口、T1OUT接口、T2OUT接口、IN接口、OUT接口和GND接口；其中，R1IN接口、R2IN接口、T1OUT接口和T2OUT接口与接口电路连接；IN接口和OUT接口与计算单元电路连接；GND接口接地。

如图5所示为数据存储卡接口电路，由图可知，数据存储卡接口电路设置有DATA2接口、CD/DATA3接口、CMD接口、VSS接口、VDD接口、CLK接口、DATA0接口、DATA1接口、CD接口、GND接口和WP接口；其中，DATA2接口、CD/DATA3接口、CMD接口、CLK接口、DATA0接口和DATA1接口与计算单元电路连接；VSS接口接地；VDD接口与3.3V稳压电路连接。

在线参数辨识需用输入包括飞行器的运动状态量(攻角、侧滑角、三轴角速度)，以飞行器舵面的舵偏控制指令，由飞控计算机或惯组通过第一通讯芯片或第二通讯芯片的接口输入，辨识的参数后也通过RS232或RS422反馈给飞控计算机。

当无人机某一舵面出现舵面卡死或舵面损毁故障时，对应该故障的滤波器残差相比于其他滤波器来说较小，根据条件概率计算方法可得到较大的故障概率。算法监测到较大故障概率后，将对故障舵面施加合适的主动激励信号，以激发出足够的机体动态特性，提高故障隔离的准确度。在进行舵面主动激励后，算法可以准确的定位故障，并激活该故障对应的辨识器。辨识器经过在线参数辨识得到准确的舵面卡死位置或舵面损毁后的舵面效率。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。