CN112947539B - 一种补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，包括：确定舵面的偏转角度，将所述偏转角度平均分成多份，确定每个角度所对应的驱动器位移；构建所述驱动器位移与对应截距的关系式，从而确定所述截距；根据所述截距构建舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式；根据接收到的舵面指令角度判断舵面角度所处的偏转角度区间，从而确定舵面角度所对应的当前份，根据当前份及舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式确定指令位移，使直线驱动器的驱动位移为所述指令位移。本申请所提供的方法可以在不降低运算速度的情况下，通过插值算法，补偿直线驱动器驱动舵面偏转引起的非线性，提高舵面偏度的控制精度。

Description

一种补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法
技术领域
本申请属于飞机伺服***控制技术领域，特别涉及一种补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法。
背景技术
伺服作动***是飞机上控制舵面偏转角度的***，通过伺服作动***能够实现控制飞机的飞行方向，完成俯仰、滚转、偏航等飞行动作。伺服作动***一般采用直线驱动器或直线电机驱动舵面偏转，通过摆杆、摇臂及铰接点将直线位移转化为角位移，如图1所示。
在伺服作动***设计时，认为直线驱动器的总行程与舵面偏转角度的总行程对应即可，设系数k为直线驱动器的总行程除以舵面偏转角度的总行程。在使用时，伺服作动***在接收到舵面指令后，将舵面指令乘系数k后输出成位移指令，驱动舵面偏转。但由于摆杆的轴线与作动筒的轴线不平行，且两条轴线的夹角不断变化，因此直线驱动器的位移与舵面偏转角度的对应关系是非线性的，这种非线性因素会影响舵面除极限位置外的控制精度。
发明内容
本申请的目的是提供了一种补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，包括：
确定舵面的偏转角度，将所述偏转角度平均分成多份，确定每个角度所对应的驱动器位移；
构建所述驱动器位移与对应截距的关系式，从而确定所述截距；
根据所述截距构建舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式；
根据接收到的舵面指令角度判断舵面角度所处的偏转角度区间，从而确定舵面角度所对应的当前份，根据当前份及舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式确定指令位移，使直线驱动器的驱动位移为所述指令位移。
进一步的，舵面偏转角度平均分的份数根据控制精度确定。
进一步的，所述份数不少于10份。
进一步的，每个角度所对应的驱动器位移值根据直线驱动器位移与舵面偏转轨迹的几何关系确定。
进一步的，所述驱动器位移值与对应截距的关系式包括：
xi＝k(i/n)θm+yi，i＝0，1，2，...，n-1，n；
xi+1＝k((i+1)/n)θm+yi+1，i＝0，1，2，...，n-1，n；
令yiθ＝(yi+yi+1)/2，i＝0，1，2，...，n-1，n；
式中，n为份数，角标i表示当前份，xi和xi+1分别为当前i份和当前i+1份所对应的驱动器位移值，θm为偏转角度总行程，yi和yi+1分别为当前i份和当前i+1份所对应的区间终点截距，yiθ为当前i份所对应的截距，k为偏转角度与驱动器位移的比例系数。
进一步的，所述舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式为：
x＝k·θ+yiθ，i＝0，1，2，...，n-1，n；
式中，x为直线驱动器指令位移，θ为舵面指令角度。
本申请所提供的方法可以在不降低运算速度的情况下，通过插值算法，补偿直线驱动器驱动舵面偏转引起的非线性，提高舵面偏度的控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请中的直线驱动器驱动舵面偏转示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了克服现有技术所具有的问题，本申请提供了一种补偿直线驱动器引起的舵面偏度非线性的方法，用于提高采用直线驱动器的舵面偏度控制精度。
本申请所提供的补偿直线驱动器引起的舵面偏度非线性的方法通过将全行程分为几段，采用差值的方式得出不同段的近似线性方程。
本申请的方法具体包括如下过程：
如图1所示，首先确定舵面判偏转角度的总行程θm，将舵面角位移总行程θm平均分为n份，每份的偏转角度即为0，(1/n)θm，(2/n)θm，...，((n-1)/n)θm，θm，计算与各偏转角度对应的驱动器位移值x1，x2，...，xn-1，xn，其中，驱动器位移值可根据图1所示的直线驱动器与偏转角度的几何关系确定。
在本申请中，舵面偏转角度平均分的份数根据控制精度确定，为了保证精度，份数通常不低于10份。
构建驱动器位移值与截距的关系式：
xi＝k(i/n)θm+yi，i＝0，1，2，...，n-1，n (1)
xi+1＝k((i+1)/n)θm+yi+1，i＝0，1，2，...，n-1，n (2)
令yiθ＝(yi+yi+1)/2，i＝0，1，2，...，n-1，n (3)
式中，n为份数，角标i表示当前份，xi和xi+1分别为当前i份和当前i+1份所对应的驱动器位移值，θm为偏转角度总行程，yi和yi+1分别为当前i份和当前i+1份所对应的区间终点截距，yiθ为当前i份所对应的截距，k为偏转角度与驱动器位移的比例系数。
通过上式可计算得到截距yiθ的值。
之后，构建舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式，有：
x＝k·θ+yiθ，i＝0，1，2，...，n-1，n (4)
在伺服作动***接收到舵面指令角度θ后，首先判断舵面指令角度θ所处的偏转区间，将θ/(θm/n)向下取整后计算得到当前份i的值。i值确定后，通过已确定的截距yiθ值，计算指令位移x的结果并作为位移指令输入。
下面结合本申请实施例中的具体数值对本申请作进一步说明。
假设舵面偏转角度的最大行程θm为60°，直线驱动器的最大位移为60mm，则系数k＝1。将偏转角度最大行程平均分为10份，即n＝10。根据几何关系计算各角度对应的位移值xi，以及上述公式1-3，计算得到截距yi和yiθ，计算结果详见表1。
表1计算结果表
i θi xi yi yiθ
0 0 0 0 0.2966
1 6 5.4068 -0.5932 0.7073
2 12 11.1785 -0.8215 0.8056
3 18 17.2103 -0.7897 0.6922
4 24 23.4052 -0.5948 0.4592
5 30 29.6764 -0.3236 0.1875
6 36 35.9486 -0.0514 -0.0542
7 42 42.1597 0.1597 -0.2101
8 48 48.2605 0.2605 -0.2379
9 54 54.2152 0.2152 -0.1076
10 60 60 0 -
根据上述公式4得到指令位移x与偏转区间的计算表，详见表2。
表2指令位移x计算表
指令角度θ取值 指令位移x计算公式
当0≤θ＜6 x＝θ-0.2966
当6≤θ＜12 x＝θ-0.7073
当12≤θ＜18 x＝θ-0.8056
当18≤θ＜24 x＝θ-0.6922
当24≤θ＜30 x＝θ-0.4592
当30≤θ＜36 x＝θ-0.1875
当36≤θ<42 x＝θ+0.0542
当42≤θ＜48 x＝θ+0.2101
当48≤θ＜54 x＝θ+0.2379
当54≤θ＜60 x＝θ+0.1076
60 x＝θ
例如，当输入的指令角位移为5°时，指令位移x＝5-0.2966＝4.7034mm，则将位移指令4.7034输入到伺服作动***中，控制舵面动作。
根据几何关系可计算得舵面偏转角度为5°时，对应的直线驱动器线性位移指令为4.4774，而采用本申请的方法后，理论控制精度为1-(4.7034-4.4774)/4.4774＝95.0％，而采用本申请的方法前的控制精度为1-(54-4.4774)/4.4774＝88.3％。由此可见，采用本申请的方法可以显著提高控制精度，补偿直线驱动器驱动舵面偏转引起的非线性。
本申请所提供的方法可以在不降低运算速度的情况下，通过插值算法，补偿直线驱动器驱动舵面偏转引起的非线性，提高舵面偏度的控制精度。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，其特征在于，包括：
确定舵面的偏转角度，将所述偏转角度平均分成多份，确定每个角度所对应的驱动器位移；
构建所述驱动器位移与对应截距的关系式，从而确定所述截距；
根据所述截距构建舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式；
根据接收到的舵面指令角度判断舵面角度所处的偏转角度区间，从而确定舵面角度所对应的当前份，根据当前份及舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式确定指令位移，使直线驱动器的驱动位移为所述指令位移。
2.如权利要求1所述的补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，其特征在于，舵面偏转角度平均分的份数根据控制精度确定。
3.如权利要求2所述的补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，其特征在于，所述份数不少于10份。
4.权利要求1所述的补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，其特征在于，每个角度所对应的驱动器位移值根据直线驱动器位移与舵面偏转轨迹的几何关系确定。
5.权利要求1所述的补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，其特征在于，所述驱动器位移值与对应截距的关系式包括：
xi＝k(i/n)θm+yi，i＝0，1，2，...，n-1，n；
xi+1＝k((i+1)/n)θm+yi+1，i＝0，1，2，...，n-1，n；
令yiθ＝(yi+yi+1)/2，i＝0，1，2，...，n-1，n；
式中，n为份数，角标i表示当前份，xi和xi+1分别为当前i份和当前i+1份所对应的驱动器位移值，θm为偏转角度总行程，yi和yi+1分别为当前i份和当前i+1份所对应的区间终点截距，yiθ为当前i份所对应的截距，k为偏转角度与驱动器位移的比例系数。
6.权利要求5所述的补偿直线驱动器引起的舵面非线性的方法，其特征在于，所述舵面指令角度与直线驱动器指令位移的关系式为：
x＝k·θ+yiθ，i＝0，1，2，...，n-1，n；
式中，x为直线驱动器指令位移，θ为舵面指令角度。
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