国内外比较好的几款飞控系统介绍和性能配置
国内外几款比较好的飞控产品（1）零度智控的YS09飞控套件
主要参数：
开发板硬件资源介绍
电源芯片LM2596-5，允许输入7~20V电压，为电路板提供稳
定5V；LM2677，为舵机、接收机提供6V电压，统
一供电。
中央处理器CPU ATMEL公司的AT91RM9200，工业级，主频200MHZ。外部动态存储器1片SDRAM，HY57V641620E。
FLASH 1片512K的DATAFLASH；可扩充32M的FLASH，
RC28F320J3C-125。
串口4个全双工串口，包含1个DBG口。
调试及下载接口一个标准10芯JTAG口。
FPGA ALTERA公司的CYCLONE系列EP1C3T100。
LED指示灯两个贴片LED，可由程序及FPGA代码控制点亮与熄
灭。
GPS模块UBLOX的LEA-4S，支持4HZ刷新率。
压力计
集成IMU
两个MS5534A气压传感器，数字SPI总线，精度
0.1mba，可获得气压高度与空速。
Analog Devices公司新推出的3轴加速度计与3轴
陀螺仪集成器件ADIS16355，IMU整体解决方案，
消除正交误差。
电压转换芯片一片AD7998，8个独立通道，12位转换精度，TWI
总线。
其它留有系统扩展接口，输出到舵机的信号全部由驱动
芯片74LVC16245进行了隔离。
图13 YS09飞控正视图
图14 YS09飞控后视图
（2）北京普洛特无人飞行器科技有限公司的UP30/40飞控系统
UP30性能参数：
?集成3轴MEMS加速度计、速率陀螺，GPS，空速传感器，及更高精度的全数字气压高度计
?供电范围扩展为4~26V，很多电动飞机的动力电可以直接给其供电
?体积相对UP20更小巧，仅为40X100X12mm3，重量26g
?外部接口和任务功能灵活且可以定制
?可内置3轴电子罗盘，支持3轴云台控制
?具备GPS/INS惯性导航功能，满足在丢星情况下返回起飞点
?舵机扩展到10~24个，分别可以执行飞行控制和其他任务
?支持国产低速通讯电台（最低波特率至1200bps），使得通讯距离更远、更可靠、误码率更低
?2~6个10位AD，1路16位AD，充分满足任务数据采集需求
?大气数据探测能力，可以观测大气温压湿，以及风向风速
?具备UP20所具备的定时定距以及定点的航拍功能
?具备2路转速监测，特别适合于双发动机的无人机、无人飞艇的转速监测
?新的电气停车功能支持除了原来的磁电机发动机（如小松系列），还支持CDI点火的发动机（如3w等）
?支持全自动伞降；可连接超声波高度传感器实现全自动的滑跑降落，只需要在地面站上指定降落点与方向以及左右盘旋，飞控自动推算下滑航线。
?支持各种起飞方式的全自动起飞
?使用新一代GPS模块，50通道，具备-160dB的接收灵敏度，冷启动定位仅需要29秒，具备GPS、GALILEO、SBAS等多重定位源定位能力。
?软件设定，支持24个方向的安装
?软件设定使用接收机类型或者无接收机
?更大的照片pos数据容量，2978张
图15 UP30及其配套的500mw数传电台
（3）北京航空航天大学研发的iFLY40飞控
iFLY40是北京航空航天大学自行研制的具有自主知识产权的新一代自动驾驶仪。iFLY40内部集成了三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计、微型气压高度计、微型空速传感器、微型磁通门、微型GPS接收机等，功能齐全，性能与国外同类产品相当。而且iFLY40通过捷联解算可以实时测量出飞机的三轴航姿，从而能够实现类似大中型无人机的精确姿态控制，这是绝大多数同类产品所不具备的功能。iFLY40还有一个特点是可以实现系统软硬件的重新定制，使之更适合于某种特定的飞行平台或任务，这是国外同类产品无法比拟的。
主要特点：
◆集成GPS接收机、三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计、气压高度计和气压空速计、数字磁罗盘
◆双ARM7TDMI内核CPU，分离的任务导航和飞行控制计算
◆16通道GPS接收机，4Hz输出，35秒快速定位时间，2.5米CEP精度
◆三维航迹和航速保持，多种航迹跟踪模式选择
◆基于捷联姿态解算和双矢量姿态解算的数据融合，在稳定控制的基础上实现姿态控制
◆反馈PID和前馈式控制算法，保证良好的飞行姿态
◆由混合分配表输出舵面舵机，可方便的设置混控和调整中位
◆包含电子地图功能的地面站软件，可在线更改航线和任务，可实时进行半自主式遥控，并可以实时记录飞行数据和离线回放
◆包含路由能力的通讯服务，可以方便的形成无人机组网系统，且协议对用户开放
◆独立的手动/自动切换模块，更好的可靠性和可用性，兼容所有常见RC设备，并提供RC遥控超距监测和保护功能
◆可在线调整和保存所有控制参数，附带使用方便的独立式参数调整软件
◆可实时遥测飞行状态数据，自动驾驶仪内部的在线数据记录时间可达6.8小时（所有遥测数据全部记录）
◆包含主电源电压过低、舵机电压过低、GPS定位精度过低、高度过低、高度过高、速度过低、姿态超限、用户自定义等各种特殊情况下的应急处理机制
◆支持RS-485、RS-422、RS-232、TTL电平等多种接口的数据链路
◆体积仅70×35×35mm，重量仅57g，功耗仅160mA @ 7.2V
图16 iFL Y40飞控盒
图17 iFL Y40专业板内核电板
（4）加拿大Micropilot公司MP2028飞控
加拿大Micropilot的自动驾驶仪：MP2028, MP2128, MP2128Heli 世界上最小的自动驾驶仪，集成了无人机自动驾驶仪的全部功能，性能非常优越。
特点：
·体积小、重量轻
·调试方便，简单
·自带超声波高度传感器，能垂直起飞、降落
应用：
·航模无人机自主飞行试验
·小型测绘无人机航拍
规格：
重量28g（包括GPS接收机，陀螺仪及所有的传感器）
电流消耗（包括GPS接收机，陀螺，所有的产感器和
GPS天线
140mA @ 6.5V
供电电压 4.2到26V
长-宽-高10-4-1.5cm
支持现场软件升级
图18 MP2028飞控
（5）美国UA V Flight Systems 公司AP50飞控
1.自动驾驶仪的规格
●主板全重：45 克
●外形尺寸：140×48×25 毫米
●主板功耗：6.0 VDC 120 毫安
●最大速度：1275 公里/小时
●最大高度：5000 米
●破坏过载：100 G
●工作温度：-20 至+85 摄氏度
●环境湿度：95%（非凝结）
2.自动驾驶仪的特性
●8 路PID 飞行控制通道和一路PID 航线跟踪通道
●副翼、升降舵、油门、方向舵和襟翼五个操纵舵面
●全电子调谐传感器：俯仰陀螺、滚转陀螺、偏航陀螺、
两轴加速度计、空速传感器、气压高度计和主、备电源监视
器
AP50 驾驶仪具有支持电动飞机的功能，当系统电压低于设定值时，将自动关闭电动机并禁止其重新启动，为降落过程保存电力储备。
9.模数记录器
AP50 提供了二个8 位的A / D 模数记录通道，用于记录机载仪器的模拟数据。8K 的缓存如果专门记录模拟数据，记录时间可长达一个小时。
10.安装和附件
AP50 驾驶仪装有传感器的一端指向机头方向安装，GPS 天线应安装在机身顶部；空速管探头用软管与AP50 的空速传感器连通；RC接收机使用随机提供的专用电缆与AP50 连接；其它线束可使用专门的连接器分别与舵机和电源等设备连接。
图19 AP50 飞控
大疆无人机飞控系统的秘密就靠它们了
大疆无人机飞控系统的秘密就靠它们了 飞行控制系统的主要功能是控制飞机达到期望姿态和空间位置，所以这部分的感知技术主要测量飞机运动状态相关的物理量，涉及的模块包括陀螺仪、加速度计、磁罗盘、气压计、GNSS模块以及光流模块等。另一个用途是提供给无人机的自主导航系统，也就是路径和避障规划系统，所以需要感知周围环境状态，比如障碍物的位置，相关的模块包括测距模块以及物体检测、追踪模块等。 陀螺仪目前商用无人机普遍使用的是MEMS技术的陀螺仪，因为它的体积小，价格便宜，可以封装为IC的形式。MEMS式陀螺仪常用来测量机体绕自身轴旋转的角速率，常用的型号有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺仪性能的指标包括测量范围（量程）、灵敏度、稳定性（漂移）以及信噪比等。 上面是一个陀螺仪温度漂移测试结果图，测试的环境是从25℃升温至50℃，整个过程保持陀螺仪静止不动，陀螺仪的准确输出应该是一个固定的数值。但从结果来看，两款传感器的实际输出都受到温度变化影响。相比而言，ADXRS290（ADI）的输出数值变化幅度较小，基本上在0.5左右。 加速度计加速度计测量的是机体运动的线加速度，但由于地球引力，测量值中还会包含重力加速度分量，在某些使用情况下需要把这部分减去。常用的MEMS加速度计传感器型号有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分传感器生产商为了提高芯片集成度，会将陀螺仪和加速度计封装在一起，称为六轴传感器，例如6050A（Invensense）。 磁罗盘磁罗盘测量的物理量是地球磁场强度沿机体轴的分量，并依此计算出机体的航向角。常用的MEMS磁罗盘传感器型号有HMC5983L（Honeywell）和QMC5883L（矽睿），两者性能相近，其中前者目前已经停产。磁罗盘主要的性能参数包括灵敏度、稳定性（漂移）等。 气压计气压计测量的物理量是大气压值，根据该数值可计算出绝对海拔高度。常用的气压
民机电传飞行控制系统体系结构研究
民机电传飞行控制系统体系结构研究 王 永 中国一航618所 陕西西安 摘要本文研究了先进民用飞机电传飞行控制系统的体系结构，分析了A320/A340 、Boeing 777、A380的电传飞行控制系统的布局、余度结构、控制策略。在分析国外民机电传飞控系统的基础上本文还针对我国“大型飞机”给出了电传飞控系统方案。 关键词电传、飞行控制、余度、飞控计算机、舵机 1 引 言 电传飞行控制系统是民用飞机发展的重要里程碑，它可减轻飞行员工作负担、提高乘座舒适性、优化飞机设计。空客和波音都以电传飞行控制系统来改善飞机效能及增强市场商业竞争能力，取得了巨大成功。随着我国经济的发展,民用航空工业将成为21世纪的一个新经济增长点。国务院总理温家宝在十届全国人大四次会议上宣布，中国将在“十一五”期间适时启动大型飞机研制项目。为适应日益增长的国内外市场对民用飞机的需求，应当不失时机地大力发展民用飞机电传控制技术的研究。 2 A320飞机电传飞控系统分析 2.1 概述 A320是第一架采用电传飞控系统的民航客机。她是根据协和飞机模拟电传20多年的使用经验及A300、A310数字控制器（用于扰流片）使用经验的基础上设计成功的。 2.2 A320飞机飞控体系结构 A320的电传飞行控制系统的计算机采用了7ⅹ2的结构，主要操纵面布局2台舵机，主备工作，保证因飞控系统故障而引起飞机失事的概率小于10-9/飞行小时，方向舵和水平安定面的机械操纵提供了安全操纵飞机着陆的能力。整个飞控系统采用非相似余度设计并利用了控制面的气动冗余。 七个计算机完成电传操纵：2个升降舵副翼计算机（ELAC），控制副翼和升降舵舵机，控制THS 的两个电动马达；3个扰流片和升降舵计算机（SEC），控制着所有扰流片舵机，控制着第三个水平安定面（THS）的马达，SEC也作为ELAC计算机的备份；2个飞行增强计算机（FAC），提供了航向阻尼功能，完成自动配平极限值监控功能；它们均可在自己的权限内，通过相关操纵面去控制飞机运动。除此之外，配平操纵盘通过机械操纵控制水平安定面（THS），脚蹬通过机械链控制方向舵，提供了在全部电气系统发生故障时能安全操纵飞机着陆的能力，机械控制优先级高于电控优先级。所有的操纵面均为液压驱动。其电传飞行控制系统结构如图1所示。 1
APM飞控介绍要点
APM飞控介绍要点 APM飞控系统介绍 APM飞控系统是国外的一个开源飞控系统，能够支持固定翼，直升机，3轴，4轴，6轴飞行器。在此我只介绍固定翼飞控系统。 APM飞控系统主要结构和功能 组成功能 飞控主芯片 Atmega1280/2560 主控芯片 PPM解码芯片 Atmega168/328 负责监视模式通道的 pwm信号监测，以便在手 动模式和其他模式之间 进行切换。提高系统安全惯性测量单元双轴陀螺，单轴陀螺，三测量三轴角速度，三轴加 轴加速度计速度，配合三轴磁力计或 gps测得方向数据进行校 正，实现方向余弦算法， 计算出飞机姿态。 GPS导航模块 Lea-5h或其他信号gps模测量飞机当前的经纬度， 块高度，航迹方向(track)， 地速等信息。三轴磁力计模块 HMC5843/5883模块测量飞机当前的航向 (heading) 空速计 MPXV7002模块测量飞机空速(误差较 大，而且测得数据不稳 定，会导致油门一阵一阵 变化)
空压计 BMP085芯片测量空气压力，用以换 算成高度 AD芯片 ADS7844芯片将三轴陀螺仪、三轴加速 度计、双轴陀螺仪输出温 度、空速计输出的模拟电 压转换成数字量，以供后 续计算 其他模块电源芯片，usb电平转换 芯片等 飞控原理 在APM飞控系统中，采用的是两级PID控制方式，第一级是导航级，第二级是控制级，导航级的计算集中在medium_loop( ) 和fastloop( )的 update_current_flight_mode( )函数中，控制级集中在fastloop( )的 stabilize( )函数中。导航级PID控制就是要解决飞机如何以预定空速飞行在预定高度的问题，以及如何转弯飞往目标问题，通过算法给出飞机需要的俯仰角、油门和横滚角，然后交给控制级进行控制解算。控制级的任务就是依据需要的俯仰角、油门、横滚角，结合飞机当前的姿态解算出合适的舵机控制量，使飞机保持预定的俯仰角，横滚角和方向角。最后通过舵机控制级set_servos_4( )将控制量转换成具体的pwm信号量输出给舵机。值得一提的是，油门的控制量是在导航级确定的。控制级中不对油门控制量进行解算，而直接交给舵机控制级。而对于方向舵的控制，导航级并不给出方向舵量的解算，而是由控制级直接解算方向舵控制量，然后再交给舵机控制级。 以下，我剔除了APM飞控系统的细枝末节，仅仅将飞控系统的重要语句展现，只浅显易懂地说明APM飞控系统的核心工作原理。 一，如何让飞机保持预定高度和空速飞行
小型无人机飞控系统介绍与工作原理
飞控系统是无人机的核心控制装置，相当于无人机的大脑，是否装有飞控系统也是无人机区别于普通航空模型的重要标志。在经历了早期的遥控飞行后，目前其导航控制方式已经发展为自主飞行和智能飞行。导航方式的改变对飞行控制计算机的精度提出了更高的要求；随着小型无人机执行任务复杂程度的增加，对飞控计算机运算速度的要求也更高；而小型化的要求对飞控计算机的功耗和体积也提出了很高的要求。高精度不仅要求计算机的控制精度高，而且要求能够运行复杂的控制算法，小型化则要求无人机的体积小，机动性好，进而要求控制计算机的体积越小越好。 在众多处理器芯片中，最适合小型飞控计算机CPU的芯片当属TI公司的TMS320LF2407，其运算速度以及众多的外围接口电路很适合用来完成对小型无人机的实时控制功能。它采用哈佛结构、多级流水线操作，对数据和指令同时进行读取，片内自带资源包括16路10位A ／D转换器且带自动排序功能，保证最多16路有转换在同一转换期间进行，而不会增加CPU 的开销；40路可单独编程或复用的通用输入／输出通道；5个外部中断；集成的串行通信接口（SCI），可使其具备与系统内其他控制器进行异步（RS 485）通信的能力；16位同步串行外围接口（SPI）能方便地用来与其他的外围设备通信；还提供看门狗定时器模块（WDT）和CAN通信模块。 飞控系统组成模块 飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据，经计算处理，输出控制指令给执行机构，实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制；同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端，经无线电下行信道发送回地面测控站。按照功能划分，该飞控系统的硬件包括：主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。 模块功能 各个功能模块组合在一起，构成飞行控制系统的核心，而主控制模块是飞控系统核心，它与信号调理模块、接口模块和舵机驱动模块相组合，在只需要修改软件和简单改动外围电路的基础上可以满足一系列小型无人机的飞行控制和飞行管理功能要求，从而实现一次开发，多型号使用，降低系统开发成本的目的。系统主要完成如下功能： （1）完成多路模拟信号的高精度采集，包括陀螺信号、航向信号、舵偏角信号、发动机转速、缸温信号、动静压传感器信号、电源电压信号等。由于CPU自带A／D的精度和通道数有限，所以使用了另外的数据采集电路，其片选和控制信号是通过EPLD中译码电路产生的。
(整理)自动飞行控制系统电子讲稿第一部分
学习情景1 课程导论 1.飞行控制系统发展概述 自动飞行控制系统已有100多年的研制历史，早在有人驾驶飞机出现之前，自动飞行装置即已出现。 1.1方向稳定器 1873年，法国雷纳德（C.C.Renard）无人多翼滑翔机的方向稳定器。 1.2 电动陀螺稳定装置-姿态稳定 1914年，美国的爱莫尔·斯派雷（Eimer Sperry）研制成功第一台可以保持飞机稳定平飞的电动陀螺稳定装置，该装置利用陀螺的稳定性和进动性，建立一个测量基准，用来测量飞机的姿态，它和飞机的控制装置连在一起，一旦飞机偏离指定的状态，这个机构就通过飞机的控制装置操纵飞机的舵面偏转使飞机恢复到原来的状态。 1.3 自动驾驶仪 20世纪30年代出现了可以控制和保持飞机高度、速度和航迹的自动驾驶仪。 第二次世界大战促使自动驾驶仪等设备得到进一步发展，由过去气动-液压到全电动，由三个陀螺分别控制三个通道改用一个 或两个陀螺来操纵飞机，并可作机动、爬高及自动保持高度等。 二次大战期间，美国和原苏联相继研制出功能较完善的电气式自动驾驶仪C-1和其仿制品A∏-5； 德国在二战后期研制成功飞航式导弹V-1和弹道式导弹V-2，
更进一步促进了飞行自动控制装置的研制和发展。 20世纪50年代后，和导航系统、仪表着陆系统相联，自动驾驶装置实现了长距离自动飞行和自动着陆。 1.4 自动飞行控制系统 1947年成功突破音障后，飞机的飞行包线（飞行速度和高度的变化范围）扩大，越来越复杂的飞行任务对飞机性能的要求也越来越高，仅靠气动布局和发动机设计所获得的飞机性能已经很难满足复杂飞行任务的要求。因此，借助于自动控制技术来改善飞机稳定性的飞行自动控制装置（如增稳系统）相继问世，在此基础上，自动驾驶仪的功能得到进一步的扩展，发展成为自动飞行控制系统（AFCS）。 20世纪60年代，产生了随控布局飞行器（congtrol configured vehicle--CCV）的设计思想。 20世纪60年代前的以模拟电路或模拟计算机为主要计算装置的飞行控制系统，逐渐发展成为现在已普遍应用的数字式飞行控制系统，这也为新技术应用和更复杂更完善系统的综合提供了实现的可能性。例如： 主动控制技术（active control technology—ACT）； 余度技术 容错控制技术 20世纪80年代得到迅速发展的火/推/飞综合控制系统等。 20世纪70年代中期，由于计算机的应用使自动驾驶仪和飞机的指引系统组成一个综合系统，使飞机的各种传感器数据、指
无人机飞控系统的原理、组成及作用详解
无人机飞控系统的原理、组成及作用详解 无人机已经广泛应用于警力、城市管理、农业、地质、气象、电力等领域，无人机的飞控系统、云台、图像传输系统都是关键部分。无人机飞控系统作为其大脑具体的作用是什么？由哪些部分组成？在设计时应该注意哪些问题？ 无人机飞控的作用无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，是无人机的大脑，也是区别于航模的最主要标志，简称飞控。 固定翼无人机飞行的控制通常包括方向、副翼、升降、油门、襟翼等控制舵面，通过舵机改变飞机的翼面，产生相应的扭矩，控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。不过随着智能化的发展，无人机已经涌现出四轴、六轴、单轴、矢量控制等多种形式。 传统直升机形式的无人机通过控制直升机的倾斜盘、油门、尾舵等，控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。多轴形式的无人机一般通过控制各轴桨叶的转速来控制无人机的姿态，以实现转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪对无人机进行控制，具体来说，要对四轴飞行状态进行快速调整，如发现右边力量大，向左倾斜，那么就减弱右边电流输出，电机变慢、升力变小，自然就不再向左倾斜。如果没有飞控系统，四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致等原因形成飞行力量不平衡，后果就是左右、上下地胡乱翻滚，根本无法飞行。 无人机飞控的工作过程飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据，经计算处理，输出控制指令给执行机构，实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任
飞控试验通用测试分析系统研究
飞控试验通用测试分析系统研究 摘要:设计实现了一种飞机飞行控制系统地面试验的通用测试和分析系统,系统软硬件均采用了模块化的设计技术,详细介绍了系统的硬件组成、软件架构,硬件系统采用通用计算机为控平台,测试仪器以VXI、GPIB设备为主,研制了通用的信号调理转接组合,软件设计采用了多线程、多进程技术和网络数据库技术,各个功能模块既可以独立运行于网络节点,也可以协同工作,系统支持了任意公式定义、计算处理功能,图形任意取点分析等通用分析功能,同时完成了数字多用表、存储示波器、XY记录仪、动态信号分析仪和频率响应控制仪等多种虚拟仪器功能,满足了飞控试验测试分析系统的需求。 关键词:飞行控制系统;通用测试系统;通用分析系统 1引言 航空传动、操纵及控制等系统结构复杂,各部件性能参数的变化对飞行系统的性能会产生重要的影响。对仿真实验、地面测试试验,测试系统不仅需要有较高的测量精度,而且要反复设置各种不同的输入条件,对各子系统进行反复的测试、分析、计算,用于飞控系统的设计验证、校正、改进。因而研制通用化和使用方便的测试系统尤为重要。 为实现测试系统的可重用性和互操作性,必须分类总结不同机型、机种航空飞行控制系统的测试分析需求,从系统软件结构、系统硬件结构设计上实现模块化、系列化、通用化,以满足已知的测试分析需求、并兼顾未知测试分析需求的实现。 本文概括介绍用于多种型号飞机飞控系统的某通用测试分析平台的系统设计、以及软硬件的通用性设计和实现。 2通用测试平台总体考虑 在飞行控制系统的测试试验中,至少要完成上百个大项目、数百个参数的测试分析。例如,要对飞机的舵系统、翼系统、操控系统等施加激励信号,通过对压力、拉压力、踏力、角位移、线位移、速度、加速度、角速度、电压信号、开关信号、阶跃和脉冲响应、频率响应等的测试,完成机械系统的刚度、传动比、间隙、操纵权限、阶跃响应、频率响应等静态特性和动态特性的分析。 考虑到系统高可靠性的要求、各种测试总线技术发展状况以及这些技术目前在我国应用的现状,结合与原有某型号测试系统的兼容性、互操作性,本测试系统的设计以VXI总线设备为主,结合高性能的GPIB总线通用测试设备。用VXI总线信号源为被测对象提供驱动,通过通用信号调理转接组合,最后由各种仪器模块采集信号,通过计算机网络把测试设备和应用系
飞控系统
1.升降舵载荷感觉定中机构的特点？P246 升降舵一般采用动压载荷感觉装置，该装置除了具有弹簧式感觉定中机构的特性外，还可以将空速的信号引进感觉定中机构中，即随着飞行速度的增加，驾驶员的感觉力也会增加，这样就更加真实地模拟舵面的铰链力矩，使驾驶员在不同的空速情况下，准确控制飞机。 2.为什么采用非线性传动机构操纵系统？P230 操纵系统中，如果没有特殊的机构来改变传动系数，舵偏角随杆行程的变化近似成直线关系，即线性关系。飞行速度的不同要求操纵系统的传动系数也不同，同一架飞机上不可能安装多套传动系数各异的操作系统，因此在操作系统中设置了专门的非线性传动机构，即杆行程与舵面偏角之间成曲线关系。 3.什么是马赫配平？P247 马赫配平装置是一套自动控制装置，当飞行马赫数达到产生下俯现象的数值时，马赫配平装置自动操纵升降舵向上偏转一个角度，从而避免自动下俯。 4.水平安定面操作方式以及它们的权限？ 人工操作（安定面配平手轮） 电动配平（安定面配平电门） 自动驾驶操纵 优先权：手动操纵的优先权最大，自动驾驶仪的优先权最小。 5.升降舵压差感觉电门如何工作？ 压差电门监控两路升降舵动压感觉机构提供的与空速成正比的计量液压压力，当两个计量压力相差超过25％时，压差电门工作，压差指示灯亮。 6.四余度系统的组成和功能，3个要求及特点？P231 ？ 表决和监控、故障隔离、双故障保护 表决和监控：判断输入信号中有无故障信号， 选择器选择正确的无故障信号 故障隔离：如果任何一个信号被检查出是故障信号后，监控器自动隔离这个故障信号，不使它再输入到后面的舵回路中 双故障保护：如果某一输入信号出现故障，切换器自动切除与助力器的联系，将正确信号接入系统。 7.电传系统优缺点？（P232） 优点： （1）减轻了操纵系统的重量、体积，节省操纵系统设计和安装时间。 （2）消除了机械操纵系统中的摩擦、间隙、非线性因素以及飞机结构变形的影响。（3）简化了主操纵系统与自动驾驶仪的组合 （4）可采用小侧杆操纵机构。
国内外比较好的几款飞控系统介绍和性能配置
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 国内外几款比较好的飞控产品 （1）零度智控的YS09飞控套件 主要参数：
图13 YS09飞控正视图 图14 YS09飞控后视图 （2）北京普洛特无人飞行器科技有限公司的UP30/40飞控系统 UP30性能参数： ?集成3轴MEMS加速度计、速率陀螺，GPS，空速传感器，及更高精度的全数字气压高度计 ?供电范围扩展为4~26V，很多电动飞机的动力电可以直接给其供电 ?体积相对UP20更小巧，仅为40X100X12mm3，重量26g ?外部接口和任务功能灵活且可以定制 ?可内置3轴电子罗盘，支持3轴云台控制 ?具备GPS/INS惯性导航功能，满足在丢星情况下返回起飞点 ?舵机扩展到10~24个，分别可以执行飞行控制和其他任务 ?支持国产低速通讯电台（最低波特率至1200bps），使得通讯距离更远、更可靠、误码率更低 ?2~6个10位AD，1路16位AD，充分满足任务数据采集需求 ?大气数据探测能力，可以观测大气温压湿，以及风向风速 ?具备UP20所具备的定时定距以及定点的航拍功能 ?具备2路转速监测，特别适合于双发动机的无人机、无人飞艇的转速监测 ?新的电气停车功能支持除了原来的磁电机发动机（如小松系列），还支持CDI点火的发动机（如3w等） ?支持全自动伞降；可连接超声波高度传感器实现全自动的滑跑降落，只需要在地面站上指定降落点与方向以及左右盘旋，飞控自动推算下滑航线。
?支持各种起飞方式的全自动起飞 ?使用新一代GPS模块，50通道，具备-160dB的接收灵敏度，冷启动定位仅需要29秒，具备GPS、GALILEO、SBAS等多重定位源定位能力。 ?软件设定，支持24个方向的安装 ?软件设定使用接收机类型或者无接收机 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* ?更大的照片pos数据容量，2978张 图15 UP30及其配套的500mw数传电台 （3）北京航空航天大学研发的iFLY40飞控 iFLY40是北京航空航天大学自行研制的具有自主知识产权的新一代自动驾驶仪。iFLY40内部集成了三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计、微型气压高度计、微型空速传感器、微型磁通门、微型GPS接收机等，功能齐全，性能与国外同类产品相当。而且iFLY40通过捷联解算可以实时测量出飞机的三轴航姿，从而能够实现类似大中型无人机的精确姿态控制，这是绝大多数同类产品所不具备的功能。iFLY40还有一个特点是可以实现
南航飞控复习题+答案
第一章 1．飞行控制系统的主要作用如何 （1）实现飞机的自动飞行 ①长距离飞行时解除驾驶员的疲劳，减轻驾驶员的工作负担； ②在一些坏的天气或复杂的环境下，驾驶员难于精确控制飞机的姿态和航迹，自 动飞行控制系统可以实现对飞机的精确控制； ③有一些飞行操纵任务，驾驶员难于完成，如进场着陆，采用自动飞行控制则可 以较好的完成这些任务。 （2）改善飞机的特性，实现所需要的飞行品质和飞行性能。 2．飞行控制系统主要由哪几部分组成，每部分主要作用是什么 ①飞机：被控对象。具体一个系统的被控物理参数可能是飞机某一个运动参数， 如俯仰角，高度或倾斜角等。被控的参量通常称为被控量。 ②执行机构（又称舵机或舵回路）：接收控制指令，其输出跟踪控制指令的变化 并输出一定的能量，拖动舵面的偏转。 ③反馈测量部件：它测量和感受飞机被控量的变化，并输出相应的电信号。不同 的被控量需采用不同的测量元件。 ④综合比较部件：将测量的反馈信号与指令信号进行比较，产生相应的误差信号。 这种功能可以与控制器的功能组合在一起。 ⑤控制器：依误差信号和系统的要求进行分析、判断，产生相应的控制指令。目 前，这种功能均用数字计算机来实现。 ⑥指令生成部件：经这系统的输入指令信号，它通常是被控量的期望值。在上述 系统的组成中，除被控对象外的其它部件组合又称为控制装置，在飞行控制系 统中又常称为自动驾驶仪。 3．现代飞行控制系统分为哪三个回路，每个回路的作用如何 ①内回路：主要的功能是实现对飞机性能的改善，如增加飞机的阻尼，增强飞机 的稳定性等，又常称其为增稳回路。 ②外回路：主要完成自动驾驶功能，实现姿态角控制以及速度控制功能。 ③导航回路（导引回路）：利用导航系统的数据，综合利用内回路与外回路的功 能可实现飞机航迹的控制（包括水平航迹与垂直航迹）。 4．闭环负反馈控制的基本方法是什么与开环控制比较，闭环控制的优缺点。 （1）闭环负反馈控制的基本原理“检测偏差，纠正偏差。” （2）优缺点：闭环：控制精度高，结构复杂； 开环：控制精度低，结构简单。 5．什么是稳定性，系统动态响应特性主要用哪几个指标衡量，它们是如何定义的。系统的精度用什么指标评定。 （1）稳定性定义为：若一个系统原处于平衡状态，当其受到外界干扰时，偏离了原平衡状态，在外干扰消失后，在无限长时间内，系统能自动恢复原平衡状态， 则称该系统是稳定的，否则是不稳定。 （2）为表示性能好坏，主要用以下几个参量描述： ①峰值时间t p：输出y(t)达到最大值y p的时间 ②调节时间t s：输出y(t)达到稳态输出y(∞)的±5%误差带，但又不重新退出该误差 带的时间。 ③超调量σ%：超调量定义为：σ%=（y p-y∞）/y∞×100%（式中y p为最大输出值）
基于实时操作系统的无人机飞行控制系统设计综述
电子电路设计与方案 0 引言 无人机是一种由动力驱动，无人驾驶且重复使用的航空器简称。其体积小、成本低，可装配制导系统、机载雷达系统、传感器及摄像机等设备，用途广泛并且不易造成人员伤亡［1］。无人机飞行控制系统是一个多任务系统, 要求不仅能够采集传感器数据、进行飞控/导航计算、驱动执行机构等, 还要求可靠性高、实时性强［2］。由于传统无人机所运用的数据复杂且繁多，使其在操作上灵活度不高，不具有实时性。实时操作系统会简化复杂的数据，将数据集合化，条理化。如将实时操作系统应用于无人机中，能够完善功能检查，功能维护，做到实时性，高灵活性，并延长无人机的使用寿命。近年来学术界在性能、应用等方面对搭载了实时操作系统的无人机进行了深入研究，极大地推动了无人机的发展。文献［4］从机构设计和飞行控制两方面介绍了微小型四旋翼飞行器的发展现状，叙述了小型四旋翼飞行器的发展技术路线。在飞控系统的原理和功能层面，文献［3］主要利用UML例图来系统地描述了飞控系统的构造，并从整体、静态、动态角度刻画飞控系统的性能指标；文献［5］阐述了飞控系统的基本原理并引入实时内核，对调度管理和通信机制给出了详细设计和分析。本文将回顾并总结在无人机领域的发展问题，并对无人机的飞控系统设计进行综述。 1 无人机整体概述 ■1.1 发展背景及发展历程 无人驾驶飞机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器，简称无人机，英文上常用unmanned aerial vehicle表示，缩写为UAN。早在1907年，Bruet—Richet就让世界上第一架四旋翼飞行器“Gyroplane No．1”升上了天空［6］。但由于构造复杂、不易操纵等原因，大型四旋翼飞行器的发展一直都比较缓慢。20世纪60、70年代，随着美苏之间冷战形式的加剧，无人机得到了广泛应用。美国将无人机用语军事侦察，情报获取，无线电干扰等军用属性。近年来，随着新型材料以及飞行控制等技术的进步，无人机逐渐向微小型、实时性、可操作性强的方向过渡。微小型四旋翼飞行器的迅速发展，逐渐成为人们关注的焦点。 ■1.2 无人机应用领域 无人机在军用领域及民用领域都得到广泛应用。在军用领域，可用作战术无人侦察机执行侦察搜索［7］、无人战斗机、训练飞行员的靶机等。在民用领域，利用它易操作、实时性好等特点，广泛运用于农业、种植业、林牧业、旅游业、拯救濒危物种等各个领域。 2 无人机硬件结构 ■2.1 无人机结构 无人机的动力组成主要为无刷电机、螺旋桨、电子调速器等，控制系统主要由飞行控制器、遥控器等组成，动力储 备由电池、充电器等组成。其结构组成示意图如图1所示。 图1 ■2.2 飞行控制系统 无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统。 无人机飞控主要由陀螺仪，加速计，地磁感应，气压传感器，超声波传感器，光流传感器，GPS模块，以及控制电路组成［9］。无人机飞控内含测量飞行控制所需的测量元件及利用输出信号驱动旋翼转动的执行机构等。 无人机飞控可将遥控器的输入命令对应电机动力的输出大小，并将飞控感知量与期望姿态产生误差进行对比，通过PID进行调节。利用地面站查看实时飞行数据，实现控制参数的在线修改。根据飞行的指令和要求，结合空置率给 基于实时操作系统的无人机飞行控制系统设计综述 崔圣钊 （山东省青州第一中学，山东青州，262500） 摘要：小型四旋翼无人机广泛应用在专业级航拍、农业植保、军事侦察、设备巡检等领域。目前飞行控制系统多采用前后台系统来实现，当系统规模较大，处理模块增多时，实时性很难得到保障。本文首先对无人机领域发展情况进行概述，其次详细阐述了无人机的外部结构、部件功能等硬件组成，最后对无人机通过实时操作系统设计后的飞控系统控进行分析。通过分析可知，经过实时操作系统设计的飞行控制系统能够满足飞行要求，并具有一定的实时性、可靠性。 关键词：无人机；飞行控制系统；实时操作系统；四旋翼飞行器 www?ele169?com | 23
自动飞行控制系统 AFCS
涡轮发动机飞机 第六章自动飞行控制系统AFCS 自动飞行控制系统的组成和基本功能 自动驾驶仪（AP）飞行指引（FD）偏航阻尼系统（YDS）俯仰配平系统（Auto Trim）自动油门系统（ATS） 6.1自动飞行控制系统AFCS的组成和基本功能 系统的功用——自动飞行控制系统可在除起飞的飞机的整个飞行阶段中使用：离场、爬升、巡航、下降和进近着陆。 6.1.1 自动飞行控制系统AFCS由下列分系统组成： 自动驾驶仪(A/P)—既可用于控制飞行轨迹，也可用于控制飞行速度减轻飞行员 的工作负担，还可实现飞机的自动着陆。 飞行指引仪(F/D) 在PFD或EADI上显示计算机提供的自动飞行的指令使飞行 员按照飞行指引杆的指引驾驶飞机，或监控飞机的姿态。自动配平系统自动调节飞机的水平安定门，改善飞机的俯仰稳定性 偏航阻尼系统（Y/D）改善飞机整个飞行阶段的动态稳定性 自动油门系统（ATS）自动调节发动机输出功率，实现最佳飞行，并减轻飞行 员的负担。 偏航阻尼系统与自动配平系统合称为增稳系统。 飞行管理系统FMS 在现代飞机上，利用飞行管理系统FMS，可完成对飞机的全自动导航； 提供从起飞到进近着陆的最优侧向飞行轨迹和垂直飞行剖面的计算， 实现最佳飞行。FMS的输出信号加到AFCS,控制自动飞行控制系统 的工作，实现对飞机的制导和推力管理；同时监测AFCS的工作，防止 飞机在不正常条件下的自动飞行。 6.1.3 AFCS的基本结构 AFCS的基本组成： 飞行控制计算机——计算控制指令。 控制板——（方式控制板MCP）是人机接口，用于向计算机输入飞行员的控制 指令，如飞行方式、速度、高度等。 输出设备——将计算机产生的控制信号加到飞行控制系统（通过舵机控制飞行操 纵面等），将显示信息输往显示器。 数字式AFCS的结构 80年代AP/FD计算机集成为FCC。 电子飞行控制系统EFCS的结构
Airbus飞控系统的自动控制文献综述
通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总
、管路敷设技术程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
民机飞控系统数字总线应用分析
民机飞控系统数字总线应用分析 随着经济的不断发展，人们出行需求的不断增加，民机数量也在不断增多。现阶段我国的科学技术不断发展，在民机电传飞控系统中逐渐应用数字总控，使民机电传飞控系统与数字总线的发展变得息息相关，两者相互影响、相互促进。本文主要对民机飞控系统数字总线应用进行分析，旨在提高我国民机飞控产品开发。 标签：民机飞控系统；数字总线；应用分析 一、民机机载设备概述 随着全球经济的不断发展，世界上的民机数量正在不断增加。就中国而言，中国民航需要补充各型民用客机，约为3000多架，可见民机市场较为广阔。民机的逐渐增多带动了民机机载设备的发展，其中飞控系统是民机中比较常用的机载设备，飞控系统的应用使飞机性能得到改善，同时保障了飞机的飞行安全，现代民用飞机先进水平体现在飞控系统技术水平上，可见，民机飞控机载设备拥有广阔的市场。 民机飞控系统发展经历了控制增稳操纵系统、模拟电传飞控系统、机械操纵系统、数字电传飞控系统等阶段。随着集成电路以及计算机等技术逐渐在航空领域中应用，在飞控系统数据传输中逐渐应用数字通信总线。通过控制信号或者是信息交互来实现飞控系统与其它机载设备系统之间的互相联系，进而使各个机载设备之间的功能相互协调、相互融合，从而使飞行器系统性能得到了优化，使减轻驾驶员负担的目的得以实现，是未来民机飞控系统发展的趋势。要想实现各项机载设备相互联系、相互协调的目标，就需要稳定可靠、高速率的数据传输。在民机中最常用的数字通讯网络拓扑是总线，本文中所说的总线就是通讯网络拓扑结构。 二、民机飞控系统对数字总线的需求 民机飞控系统在设计时一般少与其它机载设备进行物理连接，这是为了民机飞控系统的安全性考虑，但是民机又需要获取其它机载传感器的信息。要想避免区域内某个单点故障可能对整个飞控系统造成的不利影响，需要将飞控系统和控制通道进行分散布置，并且得控制通道内的各个部件也应该分布在不同的区域。随着数字通信的不断发展，数字通信变得更加可依赖、可靠，维护工作也相对较少，并且可以减少配线的使用，相对模拟信号而言消耗的功率更少。飞控系统的数据交换越来越倾向于高性能总线通信。下面将列出飞控系统对通信总线的需求。 1.实时性。 民机飞控系统属于实时嵌入式控制系统，通常包含高速率控制回路，因此，
四轴飞行器知识简介
四轴飞行器知识 什么是四轴飞行器？ 四轴飞行器也叫四旋翼飞行器。通俗点说就是拥有四个独立动力旋翼 的飞行器，有四个旋翼来悬停、维持姿态及平飞。四轴飞行器是多轴 飞行器其中的一种，常见的多轴飞行器有两轴，三轴，四轴，六轴， 八轴或者更多轴。 四轴飞行器飞行原理 重心的距离相等, 当对角两个轴产生的升力相同时能够保证力矩的 平衡, 四轴不会向任何一个四轴飞行器有四个电机呈十字形排列, 驱动四片桨旋转产生推力; 四个电机轴距几何中方向倾转; 而四个 电机一对正转,一对反转的方式使得绕竖直轴方向旋转的反扭矩平衡, 保证了四轴航向的稳定. 此飞行控制板规定四轴电机的排布方式相 对应。1,4号电机顺时针方向旋转, 2,3号电机逆时针方向旋转. 四个电机的转速做相应的变化即可实现四轴横向、纵向、竖直方向 和偏航方向上的运动: 当四轴需要向前方运动时, 2,3号电机 保持转速不变, 1号电机转速下降, 4号电机转速上升, 此时4号电 机产生的升力大于1号电机的升力, 四轴就会沿几何中心向前倾转, 桨叶升力沿纵向的分力驱动四轴向前运动. 当四轴要转向左转 向时, 1,4号电机转速上升, 2,3号电机转速下降, 使向左的反扭距 大于向右的反扭矩, 四轴在反扭距的作用下向左旋转.四个桨产生的 推力, 超过或者低于四轴本身重力的时候能够实现竖直方向上升与 下降的运动, 当桨的升力与四轴本身的重力相等的时候即实现悬停。
其他方式的运动原理与以上过程类似. 四轴飞行原理虽然简单, 但实现起来还需很多工作要做. 四轴飞行器需要的零件 无刷电机（4个）、电子调速器（简称电调，4个，）、螺旋桨（4个，需要2个正浆，2个反浆）、飞行控制板（常见有瑞伯达、KK等品牌）、电池（11.1v航模动力电池）、遥控器（最低四通道遥控器）、机架（非必选）、充电器(尽量选择平衡充电器) 怎样知道是否能正常起飞？ 一切准备完毕，怎么知道可以试飞了呢，我个人建议为了避免匆忙上马，秒炸。先拿手上试飞比较好，但要注意离身体距离。 拿手上通电，加油门，如果一切正常，四轴是不会大幅度的晃动的，而是比较平稳。还可以故意左右晃动一下，会感觉到四轴保持平衡的反力量，只要达到这个效果，就基本达到了试飞的条件。RBD飞控我复位了好几次，只要没有意外，是基本都能成功的。 试飞场地建议选宽阔的地方，建议是草坪，这样的不容甩坏。 马达选择有刷马达，原因很简单，要需要复杂的电调，直接用MOS 管就可以驱动了。而且响应速度又快，价格也便宜。也可以选择减速组配高转速马达。只是成本高了点。而且实际的测试结果是马达里面火化直冒也无法将四轴自身拉离地面。原因就是马达转速和减速组搭配不合理，转速过快但拉力不够。经历过失败后，决定不在冒险，于是选择了大众配置：瑞伯达 2212，1000KV外转子无刷马达，瑞伯达30A电调（好赢兼容的程序），在解决了如何安装的问题后，终于可
(完整版)无人机飞行控制系统仿真研究本科生毕业论文
1 绪论 本章先主要介绍了无人机进无人机的特点，国内外研究现状和发展趋势及这篇文章的主要内容安排。 1.1无人机概述 无人机即无人驾驶飞机，也称为遥控驾驶飞行器，是机上没有驾驶员，靠自身程序控制装置操纵，自动飞行或者由人在地面或母机上进行遥控的无人驾驶飞行器，在它上面装有自动驾驶仪、程序控制系统、遥控与遥测系统、自动导航系统、自动着陆系统等，通过这些系统实现远距离控制飞行。无人机大体上由无人机载体、地面站设备(无线电控制、任务控制、发射回收等起降装置)以及有效负荷三部分组成。 无人机在航空业已有一百年的历史了。第一驾遥控航模飞机于1909年在美国试飞成功。1915年10月德国西门子公司研制成功采用伺服控制装置和指令制导的滑翔炸弹，它被公认为有控的无人机的先驱。世界上第一架无人机是英国人于1917年研制的。这是一架无线电操纵的小型单翼机，由于当时的许多技术问题，所以试验失败。一直到1921年英国才研制成可付诸实用的第一驾靶机。1918年德国也研制成第一驾无人驾驶的遥控飞机。1920年简氏《世界各地飞机》首次提到无人机。20世纪30年代初无线电操纵的无人靶机研制成功。在20世纪40至50年代，无人机逐渐得到了广泛使用，但这时主要是作为靶机使用。世界各国空军于20世纪50年代大量装备了无人驾驶飞机作为空靶。进入20世纪60年代后，美国出于冷战需要，将无人机研究重点放在侦察用途方面，这标志着无人机技术开始进入了以应用需求为牵引的快速发展时代。 由于无人机具有低成本、零伤亡、可重复使用和高机动等优点,因此
深受世界各国军队的广泛欢迎，近年来得到了快速发展。对于无人机而言，其自动飞行控制系统的设计是至关重要的，它的优劣程度直接影响到无人机各项性能(包括起飞着陆性能、作业飞行性能、飞行安全可靠性能、系统的自动化性和可维护性等)。因此，研究无人机的自动飞行控制技术具有十分重要的现实意义，尤其是在军事上的重要性己经得到国内外的高度重视，而无人机飞行控制系统是无人机能够安全、有效地完成复杂战术、战略使命的基本前提，因此迫切需要加强该领域的研究工作。 无人机的研制早在 20 世纪初就开始了，几乎与有人机同步，自30年代国外首次采用无线电操纵的模型飞机作为靶机以后，无人机的发展十分迅速。40年代，低空低速的小型活塞式靶机投入使用。50年代出现了高亚音速和超音速高性能的靶机，世界各国空军开始大量装备无人机作为空靶。60年代以后，随着微电子技术、导航与控制技术的发展，一些国家研制了无人驾驶侦察机，美国率先研制成功无人驾驶侦察机，并开始用于越战。无人机受到越来越多国家的青睐，发展迅猛。在1982年的中东战争中,以色列在贝卡谷地交战中，用“侦察兵”和“猛犬”无人机诱骗叙军的地空导弹的制导雷达开机，侦查获取了雷达的工作参数并测定了其所在位置。无人机的飞速发展是在海湾战争后，以美国为首的多国部队的无人机在海湾战争中成功地完成了战场侦察、火炮校射、通信中继和电子对抗任务。无人机的研制成功和战场运用，揭开了以远距离攻击型智能化武器、信息化武器为主导的“非接触性战争”的新篇章，由此引发了无人机及其飞行控制研究的热潮。 美国、英国、法国、德国、以色列、澳大利亚等国都针对这个领域投入了相当的研究力量。究其原因，用无人机替代有人驾驶飞机可以降低生产成本，便于运输、维修和保养，而且不用考虑人的生理和心理承受极限。未来无人机在军事和民事上都有广泛的应用前景。在军事领域，采用无人
大型客机电传飞控系统软件开发应用研究
分析报道fen xi bao dao 大型客机电传飞控系统 软件开发应用研究 孙全艳31,2 (31上海飞机设计研究所飞控系统设计研究室,上海200436) (32上海交通大学自动化系,上海200030) 摘要:多通道软件开发的复杂性和适航符合性要求是大型客机飞控机载软件开发需要考虑的重要问题。从软件的工程化管理以及软件的开发、验证和确认等方面探讨了既能满足安全性和可靠性要求又能符合适航要求的电传飞控系统软件的开发管理方式。 关键词:电传;飞控机载软件;软件工程化管理;验证和确认 引言 飞行控制系统机载软件是民用飞机飞行安全的关键软件之一,它的可靠性将直接关系到飞行使命的完成以及驾驶员、乘客与飞机的安全。如何保证飞行控制系统机载软件的可靠性并提高开发效率,是飞控计算机软件开发要考虑的重要问题。本文对大型客机电传飞控系统软件开发控制方式进行了一定的探讨和研究。 1 飞控机载软件开发的复杂性及适航符合性要求 1.1 多通道软件开发的复杂性 对于电传飞机而言,其飞行品质不是由飞机的本体决定的,而是由电传系统所采用的各种控制环节决定的,数字式电传操纵系统的重要优点之一就是能更容易地对系统采用的各种环节进行修改调整,以满足宽范围的飞行任务和飞行品质的要求,实现多模态、多任务、可调整的控制功能。而这些控制功能的实现,是通过计算机软件来完成的。 为了提高系统可靠性,飞控计算机采用非相似余度设计技术构成多通道系统。非相似余度技术采用完全不同的硬件和软件来组成余度通道,产生和监控飞行控制信号,从而可以避免多通道余度系统的共点故障,达到较高的可靠性。例如,B777飞机的主飞行控制计算机是三余度的,是由三个完全相同的数字式主飞行操纵计算机构成。每个主飞行计算机从三余度的AR I N C629总线上接收信息,并完成控制律及余度管理的计算,但每条通道计算机的计算机指令仅传送给三条总线不同的一条总线上,以防止共点故障。此外,每套主飞行计算机通道又包含有三个数字计算机处理器。这些处理器采用了非相似余度技术。飞行控制软件是用Ada高级语言编写的,是采用非相似余度的编译器进行编译的。1.2 软件适航符合性 飞控机载软件在适航符合性问题上应满足相应符合性条例的要求,DO-178B对飞控机载软件的开发过程提出了一系列相关的过程控制方法,包括构型管理、更改控制、质量保证等。主机所和软件供应商按照DO-178B要求对软件开发和各项活动分别实施规范化的工程管理、协调、监督和控制,保证飞控机载软件的整个开发过程有从一而终的标准化管理,输入相应的需求、标准、转化机制,输出与之相关的文件、代码、记录。 2 软件的工程化管理 飞行控制系统机载软件实际开发中应严格按照软件工程设计规范进行,有效控制设计、编程、测试、试验、维护,加强每一节点的考核评审,建立完整的文档,提高软件的易读、易理解性,以获得软件的高可靠性和强健壮(鲁棒)性。 2.1 软件构型/配置管理 软件构型/配置管理是标识和确定系统构型项的过程,关系到机载软件研制工作的有效性、软件产品的可用性和可信性。在系统整个生存周期内控制这些构型项的投入和更动,记录并报告构型项的投入和更动,记录并报告构型项的状态和更动要求,验证构型项的完整性和正确性。 飞控系统的软件构型Soft w are Configurati on就是飞控系统应用软件和基于不同硬件操作系统的组合。 软件构型/配置管理的任务包括: (1)指定构型管理计划,在软件构型管理计划中规定构型标识规则;建立构型数据库及如何将构型项置于构型管理之下;构型管理人员的职责、构型管理活动以及采用的构型管理工具、技术和方法; 71 民用飞机设计与研究 Civil A ircraft Design and Research