无人机起落架电枢动收放系统设计与研究

发布时间：2020-09-25 12:00

　　无人机起落架自动收放是大型无人机完成滑跑起飞和着陆的重要基础。目前,大多数无人机起落架收放系统均采用液压作动的结构,液压收放系统具有技术成熟、输出力大、动态响应好、定位精度高等优势。然而,随着无人机向全电化发展以及使用要求的不断提高,传统的起落架液压收放系统表现出重量大、故障率高、效率低等不足,严重影响无人机性能的提高,成为无人机实现全电化的技术瓶颈之一。因此,开展无人机起落架电枢动收放系统的研究具有十分重要的理论意义和实用价值。本论文以某型号无人机起落架收放系统为研究对象,重点开展了无人机起落架电枢动收放系统总体架构的设计、无人机起落架电枢动收放控制器的设计、多电机实时多任务控制技术三个方面的研究工作。论文的主要研究内容和研究结果如下:(1)起落架电动收放系统需求分析与总体方案设计。以某型号无人机起落架电动收放系统为研究对象,对其进行需求分析,确定了电动收放系统的功能需求和设计指标。对电动收放系统进行总体方案设计,提出了一种基于非相似双余度设计思想的无人机起落架电枢动收放控制系统总体架构。其中,主余度采用基于DSP+FPGA架构的多电机可靠控制中心,实现了速度和电流双闭环控制;备用余度采用硬件逻辑电路的数字控制器,实现了固定速度开环控制。(2)根据无人机起落架电枢动收放控制系统的总体架构,设计了起落架电枢动收放控制系统软硬件结构,并研制了原理样机。硬件电路结构设计主要包括主控制单元电路设计,主驱动单元电路设计,备用控制单元电路设计以及电源电路设计。软件设计包括DSP程序设计和FPGA程序设计。DSP作为整个驱动控制系统的核心,主要负责控制策略的实现。FPGA主要负责PWM控制信号的产生、转速和位置信号的采集等。(3)系统的研究了多电机实施多任务控制技术。解决了实时多任务控制中的两个关键问题:任务分配和任务调度。(4)实验研究。根据实验研究条件,构建了无人机起落架电枢动收放控制系统的实验平台,制定了完整的实验方案,完成了主余度和备用余度功能和性能的测试实验。
【学位单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V279
【部分图文】：

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图 1.1 起落架的液压控制过程Figure1.1 The hydraulic control process of the landing gear当起落架的控制系统发生故障时，起落架将无法进行正常的收放，因此，设置系统是必不可少的。起落架无法正常放下和收回的原因有很多，例如：电源、液的冷却或收放系统出错。此时，可通过备用应急系统来完成起落架的应急驱动。操作位：通过将电气控制指令传输给相应的执行器，以带动相应的作动筒动作，实现起落架的应急放下，然后确认起落架锁好。图 1.2 为 A400M 飞机的电备份机械作动器。飞机正常飞行时，给飞机的起落放系统是采用液压作为动力源，当出现故障时，采用电备份的 EMA 提供应急动[5

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图 1.1 起落架的液压控制过程Figure1.1 The hydraulic control process of the landing gear架的控制系统发生故障时，起落架将无法进行正常的收放，因不可少的。起落架无法正常放下和收回的原因有很多，例如：收放系统出错。此时，可通过备用应急系统来完成起落架的应通过将电气控制指令传输给相应的执行器，以带动相应的作动架的应急放下，然后确认起落架锁好。2 为 A400M 飞机的电备份机械作动器。飞机正常飞行时，给飞采用液压作为动力源，当出现故障时，采用电备份的 EMA 提供

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青岛理工大学工程硕士学位论文代初，美国空军发生了几起飞行事故，促使美国空军开始实施电力作动器研究计EPAD）[31]，从而揭开了电力作动系统的研究序幕。EPAD 由美国空军、NASA 和海军共同开展，并先后在 C-130 和 C-141 运输机的副翼[57]、F/A 战斗机的副翼和、U-2S 亚音速高空侦察机的方向舵和升降舵完成了飞行试验。图 1.3 为美国 NA制的机载机电作动器。飞行试验显示，由于完全取消了内部液压系统，采用机载作动器使飞机重量更轻，效率更高，可维护性更好，大大提高了飞机的性能。

【参考文献】