自动调节系统( 二 ) _生活百科

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系统硬体设计1、控制器自动调节系统控制器主要为控制计算机单元，基本功能是实时採集压力、温度等各个感测器数据，并对各数据进行滤波、补偿、调整等相关处理，实时检查判断飞艇各设备包括测控系统各感测器的工作状态；根据採集原始数据及系统状态调用相应的控制算法实现飞艇重心位置的自动调节与控制；原始数据实时记录并通过与光端机或数传设备的接口将数据传输给艇载飞行控制计算机或者传输给测控链路设备直接下传到地面处理；实现飞艇风机、阀门、人工或自主控制。主要由嵌入式计算机模组，通信扩展模组、计算机接口模组、电源管理模组、输入输出接口驱动模组、连线埠解码模组、时序产生模组、控制执行模组、状态/故障採集模组、BIT自检模组等组成。嵌入式计算机模组：採用嵌入式MSM586SEV PC104计算机或586Core计算机模组，它主要由CPU、RAM、嵌入式的BIOS、键盘和蜂鸣器接口、两个RS-232C串口、一个双向的并口、软碟驱动控制器、IDE硬碟控制器组成。在其上固化软体，主要完成状态故障採集、控制执行、通讯处理等功能。通信扩展模组：採用多块嵌入式多串口卡，提供多个独立可程式与配置的RS-422/485/232串口，用来实现在多任务作业系统的控制下，实现长距离、稳定可靠传输，实时回响大数据量的严格要求。模组输入输出的全隔离使得系统更加安全可靠。计算机接口模组：是FPGA功能的一部分，负责与计算机汇流排接口，使得测控接口外挂程式软体系统可直接访问外设，完成控制信号的输出与故障、状态信号的读入。连线埠解码模组：计算机软体系统是通过访问外设的方式与硬体系统进行信息互动的，连线埠解码模组根据计算机的地址线信号产生相应的外设片选信号，使得计算机通过共用计算机汇流排访问多个外设成为可能。状态/故障採集模组：状态/故障採集模组完成系统各故障、状态检测点信息的採集、冗余判断、故障与控制输出信号的相关等，同时将故障、状态信息锁存在不同的外设连线埠供计算机读取。时序产生模组：时序产生主要是对计算机信号进行分频和计数，产生系统所需要的相应的时钟信号等。并能够对採集、转换、通讯等工作提供统一的时钟。控制执行模组：控制执行模组完成解析计算机的连线埠操作、各控制输出时序的相关等，最终输出控制电平、脉冲至相应的控制设备，完成遥控动作。电源管理模组：电源管理模组主要由电流感测器、继电器、AD等构成，其根据遥控指令或自主控制指令完成任务电源、风机电源、阀门电源的控制，完成飞艇汇流条电压、电流、应急电源电压、电流等信息的监测。输入输出接口驱动模组：输入输出接口驱动模组负责与各种状态检测设备、检测点连线，实现不同电平、功率、速度等信号之间的转换、驱动、隔离等。方便通过数据汇流排获取大量故障、状态信息，增强了输出驱动能力，提高了控制的可靠性。2、感测器组飞艇在空中飞行过程中，可能遭遇各种恶劣的天气的考验，温度範围变化大，飞艇姿态处于随即变化中。同时，飞艇作为通用航空平台可能搭载雷达、通信、侦察、对抗等多种电子任务载荷，会产生较强的、宽频段的电磁信号和其它电磁信号的干扰，因此要求飞艇选用的感测器必须具有足够稳定性而牢固性，必须能提供稳定高精度的测量能力；必须能够长时间暴露在极端环境下、经受大量的极端气温湿度变化和不利于高精密作业的其它各种因素的考验。1）温度感测器选用MT-WDT温度变送器，该产品是一款高度集成的温度感测变送器，提供全标定的数字输出。其主要性能指标如下：供电电源：9～32VDC；功耗：<20mW（平均值）；测量範围：-40～+70℃ ；测量精度：≤±0.3℃（@25℃），最大误差≤±1.0℃（@-40℃）；工作温度：-40～70℃ ；输出信号：RS485 。2）微差压感测器飞艇的压力调节是飞艇能否顺利放飞与稳定工作的关键，氦气囊、副气囊、尾翼气囊、整流罩器囊与外界的差压在飞艇的不同状态下需维持不同的值，必须要精确测量各气囊与大气压的差压，结合测量的温度值进行修正，根据飞艇不同状态下的控制算法，能通过控制风机、阀门调节使压差维持在一定的水平。飞艇的重心位置调节主要是通过控制前后不同位置的副气囊沖入空气的总体积，从而改变副气囊空气重量来实现的，为此各个气囊的压力也是重心自动调节系统需要重点关注的数据之一。霍尼韦尔的精密微差压感测器基于先进硅压阻技术，在全温度範围内具有优异的重複性和稳定性。广泛套用于发动机测试校验、飞机製造厂测试校验、实验室参考标準、压力测量和标定、气象仪器、气压计和雨量计、航空仪表、环境监测等领域。其主要性能指标如下：电源：5.5～30V；电流：11mA（待机）， 17～30mA（依不同指令）；温度：-40℃～+85℃ ；精度：±0.05%FS；解析度：百万分之10；量程：0～703mmH2O；长期稳定性：0.025%FS 。3）大气数据系统大气数据系统主要用来接收飞艇总、静压受感器（空速管）和大气静温感测器感受外界的总压、静压、大气静温，经过转换、计算，然后以RS-422汇流排数字量形式输出气压高度Hp、指示空速Vi、真空速Vt、大气总温Tt、大气静温Ts、升降速度HR等大气参数信息，供飞艇其它系统使用。大气数据系统选用某型大气数据计算机、配套空速管及总温感测器组成。其主要性能指标如下：电源：22V～31V ，额定功耗：小于5W；气压高度Hp：範围：-400m～10000m；误差：≤±25m；指示空速Vi：範围：60km/h～500km/h误差：≤±8km/h；真空速Vt：範围：60km/h～500km/h误差：≤±9km/h；升降速度HR：範围：-20m/s～20 m/s；误差：≤±1.5m/s；静温Ts：範围：-60℃～99℃ ；误差：≤±1.5℃ ；总温Tt：範围：-60℃～99℃ ；误差：≤±1.5℃ 。4）雷射测距仪为了更好的选择对不同副气囊的控制策略，需要对各个囊体当前的体积进行测量，通过选用收发一体的雷射测距仪实现这一功能。仪器发射雷射束来测出距离，通过与囊体最大直径进行对比来得到当前各个气囊的体积。通过一束雷射反射，使得精确、无接触式长距离测距成为可能。3、执行机构1）空气阀门副气囊空气阀门主要用于将副气囊中的空气放出，为内部气体的流出提供良好的通道，以降低气囊的压力。测控系统通过控制电动结构的放出与收回实现阀门的开启和关闭，控制的準则按照自控压力参数或地面的人工干预。在阀门打开时，内部的气体在压力作用下，由阀门开口处溢出；阀门关闭时将气流通道阻断。集风罩阀门也具有与副气囊阀门类似的功能和结构设计。2）鼓风机副气囊安装的鼓风机的作用主要为在规定的条件下高效地向气囊中充入空气，以便维持气囊的压力，从而使飞艇保持良好的气动外形。飞艇各副气囊供气设备选用流量合适的轴流风机，风机的开关策略与阀门相同，根据预设的控制逻辑，当副气囊等空气气囊内压压差低于设定值时，压力控制单元自动操作供电电源为相应气囊风机供电，风机开启鼓气；当气囊压差达到规定的压力值时，控制单元自动切断电源，风机随之停止工作，保障气囊压力始终维持在合理的範围内。系统软体设计飞艇重心自动调节系统软体主要功能是实时获取各感测器数据，并对各数据进行相关、补偿处理；实时检查判断飞艇各设备、各感测器的工作状态，根据採集原始数据及系统状态调用相应的控制算法实现对飞艇重心位置的自动调节；包括对飞艇各个囊体体积的测量与计算，风机、阀门等控制设备的监测与控制；接收并执行地面人员上传的人工控制命令；对系统的紧急状况进行应急处置等。