【摘要】：飛機(jī)重心位置嚴(yán)重影響飛機(jī)飛行的穩(wěn)定性。在定型試飛過程中,對(duì)飛機(jī)重心進(jìn)行飛行測試試驗(yàn)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過人為對(duì)飛機(jī)重心的測試、調(diào)節(jié)與控制,從而獲得飛機(jī)的重量、重心測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)而驗(yàn)證飛機(jī)的飛行重心范圍。為了順利完成該項(xiàng)試飛任務(wù),本課題研制了一套高可靠性與實(shí)用性的飛機(jī)縱向重心自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)。結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求與具體的功能需求,首先給出了硬件平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案,完成了包括用于存儲(chǔ)與運(yùn)輸純凈水的水箱管路系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測與控制的中央控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)研制,重點(diǎn)討論集成了Compact RIO嵌入式控制器、驅(qū)動(dòng)控制板板卡、電源模塊與操控模塊的控制機(jī)箱設(shè)計(jì),然后論述了飛機(jī)的重心計(jì)算相關(guān)原理,給出了完善的飛機(jī)縱向重心計(jì)算方法。重心計(jì)算的主要數(shù)據(jù)來源于液位傳感器與ARINC 429模塊獲取的燃油數(shù)據(jù),本文詳細(xì)論述了數(shù)據(jù)濾波與多傳感器容錯(cuò)設(shè)計(jì)的液位數(shù)據(jù)校正方法,提高重心計(jì)算精度且能夠規(guī)避單支傳感器失效風(fēng)險(xiǎn),然后給出了基于兩次插值的不規(guī)則油箱燃油重心計(jì)算方法。系統(tǒng)采用軟硬件協(xié)同的原則,完成包括運(yùn)行在處理器中的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件和運(yùn)行在FPGA的數(shù)據(jù)采集與控制軟件,保證了重心測試與控制的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性,提高了系統(tǒng)適航性與安全性。最后,結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)度,地面搭建完成重心自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng),確定了關(guān)鍵功能模塊與系統(tǒng)整體調(diào)試方案。完成了電源模塊、核心板卡與ARINC 429等關(guān)鍵功能模塊的測試。系統(tǒng)調(diào)試之前,完成改進(jìn)的PID閉環(huán)控制算法參數(shù)整定,應(yīng)用整定完成的控制參數(shù),對(duì)重心調(diào)節(jié)速率進(jìn)行測試,在正常與應(yīng)急模式下均滿足技術(shù)協(xié)議要求。最后完成了重心調(diào)節(jié)能力與重心調(diào)節(jié)精度的計(jì)算與分析。驗(yàn)證了重心自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)要求的所有功能與技術(shù)指標(biāo)要求。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文2.3.1 系統(tǒng)管路布局設(shè)計(jì)如圖 2-1 所示，為重心調(diào)控系統(tǒng)水箱及管路布局設(shè)計(jì)圖[18]。系統(tǒng)中共設(shè)計(jì)有 16 個(gè)水箱，其中水箱 1~4 與 9~12 位于航向右側(cè)，而水箱 5~8 與 13~16 位于航向左側(cè)。航向左右兩側(cè)的兩個(gè)水箱之間連通，每個(gè)水箱上部安裝有排氣閥門，出水口安裝有電磁閥。該系統(tǒng)管路中還設(shè)計(jì)有 4 臺(tái)動(dòng)力水泵分別為 B1、B2、B3、B4 為重心調(diào)控系統(tǒng)中各水箱水量的重新分配提供動(dòng)力與 4 個(gè)電動(dòng)球閥，通過控制水箱出水口的電磁閥門、增壓水泵與電動(dòng)球閥的開關(guān)來指定前后調(diào)水，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)重心的調(diào)節(jié)。表 2-2 為系統(tǒng)在不同工作模式時(shí)的調(diào)水方案設(shè)計(jì)，即不同調(diào)節(jié)模式下系統(tǒng)中增壓水泵與閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)。

RS-422 接口 傳輸遙測數(shù)據(jù) 1VGA 接口 顯示器輸出 1以太網(wǎng)口 時(shí)間同步、電負(fù)載系統(tǒng)交互 2USB 接口 存儲(chǔ)設(shè)備、鍵盤與鼠標(biāo) 32.4 控制機(jī)箱設(shè)計(jì)如圖 2-3 是研制完成的控制機(jī)箱數(shù)模圖。機(jī)箱內(nèi)部集成了主控制器模塊、驅(qū)動(dòng)控制板卡、電源模塊以及操控模塊。為了提高開發(fā)效率，主控模塊選擇滿足技術(shù)需求的成熟上架產(chǎn)品；驅(qū)動(dòng)控制板卡的設(shè)計(jì)解決執(zhí)行機(jī)構(gòu)不具備控制信號(hào)端的問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 I/O 到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本控制；電源模塊設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)變壓整流器與蓄電池雙路供電自動(dòng)切換；機(jī)箱的操控模塊即面板開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)模式調(diào)節(jié)飛機(jī)重心，，是系統(tǒng)安全性的備份設(shè)計(jì)，手動(dòng)調(diào)節(jié)物理開關(guān)的形式實(shí)現(xiàn)重心前移或者重心后移，將重心調(diào)回至安全重心位置�？刂茩C(jī)箱后面板的以太網(wǎng)口、DVI 與 USB 等接口均是將主控模塊的相應(yīng)功能接口連接至機(jī)箱后面板，這些功能接口分別用于連接存儲(chǔ)設(shè)備、鍵盤鼠標(biāo)與顯示器，同時(shí)也用于編程與調(diào)試。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V217

【參考文獻(xiàn)】

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1 曹琦;田婷婷;;基于力矩平衡法的飛機(jī)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];中國科技信息;2015年22期

2 宋海峰;張敏;張蓉;趙平;潘旭東;;基于cRIO的時(shí)序控制軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)[J];太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào);2015年04期

3 楊曉科;楊凌宇;張晶;申功璋;;變重量/重心飛機(jī)建模及姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

4 范蟠果;閆少雄;吳曉輝;;飛機(jī)重心自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];機(jī)械與電子;2010年06期

5 楊錦;;數(shù)字PID控制中的積分飽和問題[J];華電技術(shù);2008年06期

6 張毅剛;;虛擬儀器技術(shù)介紹[J];國外電子測量技術(shù);2006年06期

7 史建華;潘宏俠;;基于位置伺服系統(tǒng)數(shù)字PID算法研究[J];機(jī)械管理開發(fā);2006年01期

8 李榕,劉衛(wèi)國,劉曉劍;航空用ARINC429總線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)測量與控制;2005年09期

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2 姚娟;基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式測試系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)[D];中北大學(xué);2013年

3 李暉;基于DSP的飛機(jī)重心自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

4 付瑞;通用型飛機(jī)縱向重心自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

5 楊文超;基于FPGA的PID控制器設(shè)計(jì)研究[D];江蘇大學(xué);2006年

6 許麗川;過程控制調(diào)節(jié)規(guī)律的研究[D];電子科技大學(xué);2000年

本文編號(hào)：2628539