本發(fā)明屬于航空，具體涉及一種雙余度舵機系統(tǒng)及其運行方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展，對飛行器的安全性和可靠性要求越來越高。在飛行器的飛行過程中，舵機作為重要的飛行控制系統(tǒng)組成部分，對于飛行器的姿態(tài)和位置控制具有關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的單余度舵機控制系統(tǒng)在面對重要舵機故障時，往往無法保證飛行器的穩(wěn)定性和安全性。因此，在提高飛行器的可靠性和安全性方面，雙余度舵機控制方法具有重要意義。對于無人機舵面控制系統(tǒng)，現(xiàn)有雙余度舵機形成主要分為雙余度電機形式，齒輪系耦合(行星齒輪、差速齒輪)形式，齒輪硬連形式接等。

2、雙余度電機采用雙繞組電機形式的缺點為電機價格高，電機損壞后易在成舵機的失效；齒輪系耦合形式的缺點為齒輪系統(tǒng)較為復雜，齒輪空回誤差累計較大，電機承受扭矩負載較大；齒輪硬連接形式缺點為單電機卡死時易造成整機失效，余度切換控制邏輯復雜，切換過程具有較大卡滯。

3、目前市場中的雙余度舵機形式較少，價格較貴，舵機形式多為單余度舵機為主，缺少一種造價低廉、改裝便捷的雙余度舵機。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種雙余度舵機系統(tǒng)及其運行方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中造價高、結(jié)構(gòu)復雜、改裝困難的問題。

2、為達上述目的，本發(fā)明提出技術(shù)方案如下：

3、一種雙余度舵機系統(tǒng)，包括第一舵機、第二舵機、控制器、切換齒和輸出軸；

4、第一舵機包括互相嚙合的第一輸入齒輪和第一輸出齒輪，第二舵機包括互相嚙合的第二輸入齒輪和第二輸出齒輪；

5、所述控制器連接第一輸入齒輪、第二輸入齒輪和切換齒，所述切換齒連接輸出軸；

6、所述切換齒位于第一輸出齒輪和第二輸出齒輪之間。

7、優(yōu)選的，所述第一輸出齒輪和第二輸出齒輪內(nèi)環(huán)設(shè)置有凹槽，所述切換齒兩端設(shè)置有凸槽；

8、所述切換齒兩端的凸槽分別與第一輸出齒輪和第二輸出齒輪內(nèi)環(huán)的凹槽嚙合。

9、優(yōu)選的，所述控制器通過切換電機連接切換齒；所述切換電機通過可伸縮絲杠連接切換齒，并控制切換齒與第一輸出齒輪和第二輸出齒輪的嚙合。

10、優(yōu)選的，所述控制器內(nèi)設(shè)置有指令接收模塊和指令發(fā)送模塊；

11、所述指令接收模塊接收外部指令，發(fā)送至指令發(fā)送模塊；所述指令發(fā)送模塊連接第一舵機和第二舵機，將來自上位機的指令發(fā)送至第一舵機和第二舵機。

12、優(yōu)選的，所述控制器內(nèi)設(shè)置有故障檢測模塊，所述故障檢測模塊連接第一舵機和第二舵機，用于檢測第一舵機和第二舵機的狀態(tài)，并根據(jù)目標舵機的狀態(tài)作出反應(yīng)。

13、優(yōu)選的，故障檢測模塊的反應(yīng)邏輯具體為：

14、若故障檢測模塊未檢測到故障，則保持運行狀態(tài)；

15、若檢測到目標舵機發(fā)生了故障，則判斷目標舵機是否為動力舵機，若是，則控制器停止目標舵機的運行，選擇另一舵機提供動力；若否，則保持運行狀態(tài)。

16、優(yōu)選的，所述控制器內(nèi)設(shè)置有預警模塊，當故障檢測模塊檢測到第一舵機和第二舵機都故障時，預警模塊向上位機發(fā)出預警。

17、優(yōu)選的，所述預警方式包括點亮預警燈或者發(fā)送故障信號。

18、優(yōu)選的，所述控制器內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊接收來自第一舵機和第二舵機的反饋信息，并傳輸至上位機，用于進一步的分析。

19、一種所述的雙余度舵機系統(tǒng)的運行方法，包括如下步驟：

20、步驟1，控制器接收到來自上位機的信號，選取任一舵機作為動力舵機，另一舵機作為備用舵機；

21、步驟2，控制器對切換電機發(fā)送指令，切換電機帶動絲杠，所述絲杠操縱切換齒的凸槽與動力舵機的輸出齒輪的凹槽嚙合，所述動力舵機設(shè)為輸出狀態(tài)，備用舵機設(shè)為斷開狀態(tài)；

22、步驟3，動力舵機帶動輸出軸，同時故障檢測模塊檢測動力舵機的狀態(tài)，若未檢測到故障，則保持運行狀態(tài)，若檢測到動力舵機故障，則切換齒脫離動力舵機，與備用舵機的輸出齒輪嚙合。

23、本發(fā)明的有益之處在于：

24、本發(fā)明提供一種雙余度舵機系統(tǒng)，包括第一舵機和第二舵機作為動力輸入，結(jié)構(gòu)簡單易于改裝，通過控制器操作切換齒實現(xiàn)第一舵機和第二舵機之間的動力切換，接收來自上位機的指令，實現(xiàn)搖臂指定的角度。本發(fā)明適用于多種單余度舵機配合，使用外部電機切換舵機控制權(quán)，其切換邏輯簡單，便于多余度舵機的擴展，本系統(tǒng)為舵機外部耦合狀態(tài)，其適用于不同型號的舵機，針對控制的冗余改造具有較強的實用性。

技術(shù)特征：

1.一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，包括第一舵機、第二舵機、控制器、切換齒和輸出軸；

2.如權(quán)利要求1所述的一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，所述第一輸出齒輪和第二輸出齒輪內(nèi)環(huán)設(shè)置有凹槽，所述切換齒兩端設(shè)置有凸槽；

3.如權(quán)利要求2所述的一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器通過切換電機連接切換齒；所述切換電機通過可伸縮絲杠連接切換齒，并控制切換齒與第一輸出齒輪和第二輸出齒輪的嚙合。

4.如權(quán)利要求1所述的一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器內(nèi)設(shè)置有指令接收模塊和指令發(fā)送模塊；

5.如權(quán)利要求1所述的一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器內(nèi)設(shè)置有故障檢測模塊，所述故障檢測模塊連接第一舵機和第二舵機，用于檢測第一舵機和第二舵機的狀態(tài)，并根據(jù)目標舵機的狀態(tài)作出反應(yīng)。

6.如權(quán)利要求5所述的一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，故障檢測模塊的反應(yīng)邏輯具體為：

7.如權(quán)利要求5所述的一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器內(nèi)設(shè)置有預警模塊，當故障檢測模塊檢測到第一舵機和第二舵機都故障時，預警模塊向上位機發(fā)出預警。

8.如權(quán)利要求7所述的一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，所述預警方式包括點亮預警燈或者發(fā)送故障信號。

9.如權(quán)利要求1所述的一種雙余度舵機系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊接收來自第一舵機和第二舵機的反饋信息，并傳輸至上位機，用于進一步的分析。

10.一種如權(quán)利要求1-9中任一項所述的雙余度舵機系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于航空技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙余度舵機系統(tǒng)及其運行方法，包括第一舵機和第二舵機作為動力輸入，控制器通過切換電機切換不同舵機作為動力輸出，同時控制器內(nèi)置故障檢測模塊以根據(jù)實際情況進行動力切換，本發(fā)明適用于多種單余度舵機配合，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于批量生產(chǎn)和安裝，本發(fā)明使用外部電機切換舵機控制權(quán)，其切換邏輯簡單，便于多余度舵機的擴展，本系統(tǒng)通過外部耦合方式連接舵機，其適用于不同型號的舵機，針對控制的冗余改造具有較強的實用性。

技術(shù)研發(fā)人員：畢培信,劉紅震,邸士杰,郭慶,黃國峻
受保護的技術(shù)使用者：航天時代飛鵬有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10