[发明专利]一种舵面偏转控制与测量系统及方法

说明书

本发明公开一种舵面偏转控制与测量系统及方法。所述系统包括上位机和至少一个舵面偏转角度测量装置，该装置包括固设件、重力摆件、旋转轴、旋转电位计和处理器单元，固设件设于水平放置的目标舵面的后缘处，通过旋转轴与重力摆件铰接；上位机基于飞控机和舵机实现对目标舵面的偏转控制，舵机基于飞控机将位置反馈信号发至上位机；旋转电位计在上位机完成对目标舵面的一次偏转控制操作后且重力摆件恢复静止时将旋转轴的旋转角度转换为电压信号；处理器单元基于电压信号获取目标舵面的实际偏转角度并上传至上位机。根据本发明，能够解决现有大型无人机或者有人机水平放置舵面偏转角度测量方式存在的精度不足、实施复杂和需要多人配合完成的问题。

技术领域

本发明属于舵面角度测量与标定领域，更具体地，涉及一种舵面偏转控制与测量系统及方法。

背景技术

舵面偏转角度测量与标定作为飞行控制领域重要环节之一，其效果优劣直接关系舵面实际偏转量与指令角度的偏差，对飞行器飞行性能产生直接影响，带来控制精度降低甚至造成飞行安全问题。一般舵面偏转角度可从舵机的角度测量传感器上体现出来，但多数情况下，舵机与舵面依靠连杆、齿轮等机械方式连接，不可避免带来间隙及传动关系的变化，舵机反馈角度难以真实反映实际舵面角度偏转情况，因此对舵面偏转角度的测量具有重要意义。

传统舵面角度测量设备主要分为机械式和电子式。机械式主要有两种形式，一种利用重力作用，舵面偏转时活动部件因重力作用始终朝下，变化角度差值即为舵面实际偏转角度；另一种为距离测量式，测量舵面后缘标记点的距离变化，在已知舵面转动半径情况下，计算舵面实际偏转角度；这些测试手段较为简便，但测量精度不足，需要人员辅助读数并计算，效率较低。电子式则利用现代电气电子设备进行测量，其一利用高精度角度测量仪器测量角度；其二采用高精度视觉测量手段；测量精度得到很大提高，但存在前期准备工作较为繁琐，设备需要定期标定，同时对使用人员具有一定操作要求等缺点。

舵面标定涉及机载飞控机发送舵机指令，舵面实际角度读取并记录等过程，对大型无人机，其翼展的大尺寸带来舵面位置远离机载设备端，导致指令发送与舵面角度读取往往需要不同人员分别进行，大大降低舵面标定及测试的效率。

为避免机械式测量方式中读数引入的额外误差、提高测量效率，同时尽可能将电子式测量方式的前期准备工作简化，做到便携实用，需要提出并设计一种舵面角度测量与标定系统，在达到方便实用、角度测量精度满足要求的同时，将所需人员数量降到最低，极大提高舵面标定及测试的效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种舵面偏转控制与测量系统及方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种舵面偏转控制与测量系统，该系统包括上位机和至少一个舵面偏转角度测量装置；

所述舵面偏转角度测量装置用于测量对应的飞行器的目标舵面的实际偏转角度；

所述飞行器的舵面控制回路中包括飞控机、舵机和舵面；

所述舵面偏转角度测量装置包括固设件、重力摆件、旋转轴、旋转电位计和处理器单元；

所述固设件设置在水平放置的所述目标舵面的后缘处，并通过所述旋转轴与所述重力摆件实现铰接；

所述上位机基于所述飞控机和所述舵机实现对所述目标舵面的偏转控制，所述舵机基于所述飞控机将自身产生的位置反馈信号发送至所述上位机；

所述旋转电位计用于在所述上位机完成对所述目标舵面的一次偏转控制操作后，且所述重力摆件恢复静止状态时，将所述旋转轴的旋转角度以电压信号的方式体现；

所述处理器单元用于基于所述电压信号获取所述目标舵面的实际偏转角度，并将所述实际偏转角度以无线方式传至所述上位机。

作为优选的是，所述固设件为夹持件，所述固设件的外接端超出所述目标舵面的后缘。