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航空知识手(shǒu)册之六:执行机构和(hé)电气系统

 

执(zhí)行机构

无(wú)人机执行(háng)机构都(dōu)是伺服作动设(shè)备,是导航飞控系统的重要组成部分。其主要功能是根(gēn)据飞控计算机的指令,按(àn)规定的静(jìng)态和动态要求(qiú),通(tōng)过对(duì)无人机各控制舵面和发(fā)动(dòng)机节(jiē)风(fēng)等的控制,实现对(duì)无(wú)人机的飞行控制。

伺服(fú)执行机构的类型:

电动伺服执行机构(gòu)通常(cháng)由电(diàn)动机、测速装置、位置传感器(qì)、齿轮传(chuán)动装置、驱动电路(lù)等组成。

电(diàn)液(yè)伺服(fú)执行(háng)机构通常(cháng)由(yóu)电(diàn)液伺服阀、作动(dòng)筒和位置传感器等组成。

气动伺服执行机构(gòu)通(tōng)常由电磁控制活(huó)门。作动(dòng)筒和位置传感器等组成。

与其他伺服作动设备相(xiàng)比,电动伺服作动设备的(de)制(zhì)造(zào)和维修比较方便,和飞行控(kòng)制系统(tǒng)采用同(tóng)一能(néng)源(yuán),信号的传输与控制也比较容易(yì),其系统组成简单,线(xiàn)路(lù)的(de)敷设教管路方便(biàn)。因此,在无人(rén)机上(shàng)主要使用(yòng)电动伺服作动设(shè)备。随(suí)着稀土永(yǒng)磁材料的发展(zhǎn)和电力制造技(jì)术的进步,执行电动(dòng)机性能(néng)的不断提高,PWM控(kòng)制技术和大规模集成电路以及谐(xié)波(bō)减速器的使用,电动伺服作(zuò)动(dòng)设备(bèi)在体(tǐ)积、重量和静动特性指标上有很大的进步。

2.伺服执(zhí)行机构的主要参数

1)额定输(shū)出力矩

额定输出力矩指在额定工作状态下,伺服作动(dòng)设备输(shū)出(chū)的最大力矩。

伺服作动设备的负载一般(bān)包括:铰链力矩、惯性力矩、摩擦力矩和阻尼(ní)力(lì)矩。其中,铰链力矩是伺服作动设备的最主要(yào)力矩。

2)额定输出速(sù)度

在额定状态下输入指令时,伺服作动设备的(de)输出速度。

3)输出行程

输出行程(chéng)指输入信号从最(zuì)大到最小变化时,伺服作(zuò)动设备在正反两个(gè)方向运动的(de)位移量的综合。最(zuì)大行程(chéng)是对控制(zhì)权限的一种限制。

4)输入输(shū)出传递系数(shù)

输出角度与输入电信号的比例系数(shù)

5)线性度(dù)

线性度(dù)是输出与输入关系曲线对直线的(de)偏差。

6)非线性

伺服作动设备的死区、滞环、饱(bǎo)和(hé)等都会引起设备的非(fēi)线性。

7)频率(lǜ)响应

频率(lǜ)响应通常是在(zài)总(zǒng)输入值5%~10%的输入信号下,当(dāng)改变测试输入(rù)频率(lǜ)知(zhī)道输出幅值衰减3db时,此时的频率定(dìng)义为伺服作动设备的频宽。对于(yú)快速响应系(xì)统(tǒng),频宽是(shì)很重要(yào)的指标,频宽越(yuè)宽系统响应越快,但(dàn)同时抗干扰(rǎo)能力也就越差。一般要求伺服作动设备(bèi)的频(pín)宽是无人机(jī)频宽(kuān)的3~5倍。

8)瞬态响(xiǎng)应(yīng)

瞬(shùn)态(tài)响应是指(zhǐ)输入加阶跃信号时,伺(sì)服作动(dòng)设备(bèi)输出的时间响应。

9)分辨率

分辨率是指(zhǐ)从零(líng)位到引起可测(cè)出输(shū)出变化的最小(xiǎo)输出值。通(tōng)常分辨率要求为输入值的1%左右。

10)连续(xù)工作电流及制动电流

在额定(dìng)状态下输入指令(lìng)时,伺服作动设备连续工作所消耗的电流。制动电流是伺服设备制动(dòng)状态下所消(xiāo)耗的电流。

电(diàn)气系统

为使无人机上各系(xì)统(tǒng)和设备(bèi)正常工(gōng)作,完成预定的(de)功能,需要使用各种(zhǒng)形式的(de)能源。在无(wú)人机上使用的(de)动力、测控、飞(fēi)行控制与管(guǎn)理、导航、任务设备(bèi)等系统(tǒng)都与(yǔ)电(diàn)气系统有关(guān)。因此,电气系统是无人机系统的一个重(chóng)要组成部分,它的(de)工作状(zhuàng)态及运行质量(liàng)将直接影响无人机和全系统的正常工作。

无人(rén)机电气系统一般包括(kuò)电源、配电系(xì)统、用电设备三(sān)个部分(fèn),电(diàn)源和配电(diàn)系统(tǒng)两(liǎng)者的(de)组成统称为供电系统。供电系统的功能是向无人机各用电(diàn)系统或设备提(tí)供满足预(yù)定设计要求的电能。

根据电气系统的位置,无人机电气系(xì)统又可(kě)分为机载电气系统和地面供电(diàn)系统两部分。机(jī)载电气系统主要由主电源、应急电源(yuán)、电气设备的控制与保(bǎo)护装置及辅(fǔ)助设备组成。

机载电气系统的供电电源一般是指(zhǐ)无人机主(zhǔ)动力装置直接驱动的发电(diàn)装(zhuāng)置,而电(diàn)动(dòng)无人机的(de)动力电(diàn)池即为(wéi)无人机供电电源。在(zài)一(yī)些大型无人机上,为了适应用(yòng)电系统胡(hú)设备对供电(diàn)类型的不同要求,还(hái)应根据需(xū)要设置变(biàn)换电(diàn)源。一旦主电源系统发生故障,必须有应急电源,为无人机安(ān)全飞行和返航着陆所(suǒ)必需的系统或设备提供足够的电能。

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