Диссертация (Исследование кинематики, динамики и рабочих процессов активной боковой ручки управления самолетом), страница 12

Контроллер поддерживает различные скоростиприёма и передачи данных. Работа контроллера осуществляется на базовойчастоте 1 МГц, что позволяет обнаруживать ошибки в скорости приёма/передачиданных, а также в паузах между сообщениями.Выводы микроконтроллера с функцией интерфейсных линий ARINC‑429требуют дополнительной аппаратной обвязки с применением специальныхприемопередатчиков, например, 1485ХК3У или 1586ИН4У.Особенности интерфейса:•Симплексный режим приёма/передачи со скоростями 12,5/100 кГц;•Фильтрация входных данных на базе меток 16х8 (32х8 с ревизии 3) идвух бит Источник/Приёмник для каждого приёмника;•Возможность передачи 32 бита, как данных, так и паритета;•Выбор чётности/нечётности бита паритета;•Буферы FIFO;•Возможность формирования прерываний при разных статусахнаполненности буферов FIFO и при возникновении ошибок скорости передачислова и паузы между словами;•Маскирование прерываний.Слова в интерфейсе ARINC всегда 32 разрядные, и включают в себя 5полей: паритет, SSM, данные, источник/приёмник, метка.

Формат слова показанна Рисунке 5.6.Рисунок 5.5 – Формат слова данных ARINC 429104Биты передаются младшими разрядами вперёд, за исключением метки,которая передаётся старшими разрядами вперёд. В результате можно описатьпорядок следования бит по шине ARINC следующим образом: 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,9, 10, 11, 12, 13…32, как показано на Рисунке 5.7.Рисунок 5.7 – Порядок следования бит по ARINC 429Старший разряд всегда бит паритета.

Стандартом установлено, что битпаритета должен дополнять слово до нечетного. Таким образом, количествоединиц в 32 разрядном слове должно быть нечётным. Например, если биты 1-31содержат чётное количество единиц, то бит паритета должен быть установлен вединицу, с другой стороны, если биты 1- 31 содержат нечётное количествоединиц, то бит паритета должен быть сброшен в ноль.Биты 31 и 30 содержат знак или статус.

В контроллере эти битырассматриваются как обычные данные и помещаются в FIFO вместе с полемданных без изменений и дополнительной обработки. Так же биты называют«Матрицей Признака» или SSM. Они часто указывают, действительны ли данныев слове. Как пример биты 31 и 30 могут кодировать следующие характеристики:•Рабочее состояние — данные в этом слове, как полагают, являютсяправильными данными.•Тестовое состояние — данные предоставляются для тестовых целей.•Отказ — Отказ аппаратных средств, связанных с выдачей этого слова.•Отсутствуют — Данные отсутствуют, неточные или устаревшие понекоторым причинам кроме отказа аппаратных средств. Например, командыавтопилота покажут это состояние, когда автопилот не будет включён.Иногда данное поле может указывать знак (±) данных или быть частьюинформации. Для передачи отрицательного значения используется обратный код.105Биты 10 и 9 позволяют распознать Источник/Приёмник данных.

Этоприменяется при нескольких приёмниках на шине ARINC, чтобы определить, длякого из них предназначаются данные. В системе со сложной структурой эти битымогут также использоваться, чтобы определить источник передачи. В остальныхслучаях эти разряды используются как данные.Биты с 1 по 8 позволяют идентифицировать тип данных оставшейся частислова, следовательно, методы преобразования, применяемые к данным. Помимоэтого, в контроллере метки используются для фильтрации входных данных, тоесть если метка в принятом сообщении не соответствует ни одной из метокопределённой в памяти меток приемного канала, то данные не помещаются вFIFO.Этоможетслужитьаналогомтого,чтоприёмникнеможетинтерпретировать метод обработки этих данных, следовательно, эти данныепредназначены для другого приёмника.В случае если приёмник принимает данные с неправильным битомпаритета, они не будут обработаны.Схема приемника работает на частоте CLK = 1 МГц, в этом случае ошибкаобнаружения бита в линии не будет составлять более 0,1 %.Сдвиговые регистры длиной 10 бит, предназначенные для обнаружения влинии трёх последовательностей единиц (Ones), нулей (Zeros) и отсутствиесигнала (Null), позволяют считать данные действительными.

В дополнении кэтому для бит данных, One или Zero в верхних битах сдвигового регистра должнысопровождаться Null в нижних битах в переделах битового интервала. В пределахпаузы между сообщениями, три последовательных бита Null должны бытьсэмплированы в верхней и нижней части сдвигового регистра Null. В этом случаегарантируется минимальная ширина импульса данных.Каждый бит данных должен быть обнаружен в пределах от 8 до 12 сэмплов.В этом случае скорость передачи считается верной.1065.2 Определение статических характеристик боковых ручек управленияЦельиспытаниймакетногообразцаБРУсостоитвопределениисоответствия статических и динамических характеристик изделия результатамматематического моделирования. Внешний вид макетов БРУ представлен наРисунке 5.8.

Каждый пост управления БРУ имеет габариты 220х260х200мм, массу4 кг и диапазон рабочих углов ±15° для каждого канала. Схема испытательногостенда показана на Рисунке 5.9.Рисунок 5.8 – Фото макета БРУ (вверху), со снятыми защитными кожухами (внизу)107Рисунок 5.9 – Схема испытательного стендаВ испытательный стенд входит нагружатель, используемый для снятияхарактеристик приводов БРУ, который включает в себя привод, порошковуюмуфту и датчик момента. Порошковая муфта регулирует передаваемый момент.Блок питания предназначен для обеспечения электропитанием элементовстенда. Блок управления осуществляет контроль и управление приводами БРУ,контроль и управление нагружателем, и осуществляет обмен данными сперсональным компьютером (ПК).Макет БРУ механически соединяется с нагружателем через качалку, приэтом макет БРУ может располагаться по отношению к нагружателю такимобразом, чтобы снимать характеристики приводов соответствующих каналов.Для снятия характеристик демпфирования и механических характеристикна вход соответствующего привода БРУ подается сигнал, соответствующийскорости холостого хода, а к рукоятке прикладывается усилие, значение которогозадается при помощи электромагнитной муфты, управляемой блоком управления.Скорость определяется по интенсивности нарастания сигнала датчика углаповорота привода БРУ по времени.

Соответственно, при известных значениях108момента достигаются различные значения скорости, пропорциональные данномумоменту.Для снятия частотной характеристики, на вход привода БРУ подаетсягармонический сигнал известной амплитуды и частоты. Значение отношенияамплитуд рассчитывается путем сопоставления требуемого угла отклонения,формируемого блоком управления, и текущего угла отклонения по показаниямдатчика угла привода БРУ.Определение моментов страгивания и механических характеристикприводов БРУЗначения моментов страгивания, сведенные в Таблицу 5.3, получены путемплавного увеличения передаваемой нагрузки привода нагружателя с помощьюмуфты, что соответствует увеличению приложенного усилия к рукоятке БРУ доначала ее движения.

При этом требуемое положение рукоятки БРУ равно нулю,т.к. она работает в режиме «ручного» управления и имитирует пружиннуюнагрузку.Таблица 5.3 – Усилия и моменты страгивания приводов БРУКанал управленияУсилие, НМомент, НмБРУ 1 (левая) канал 1 (крен)30,42БРУ 1 (левая) канал 2 (тангаж)3,30,59БРУ 2 (правая) канал 1 (крен)3,10,43БРУ 2 (правая) канал 2 (тангаж)3,40,61Эксперимент показал, что усилие «предварительной затяжки» соответствуетзначениям, определенным в п. 2.3.Полученные механические характеристики электроприводов представленына Рисунке 5.10.109Рисунок 5.10 – Механические характеристики приводов БРУОпределениекоэффициентовжесткостивиртуальныхпружинприводов БРУПри работе БРУ в «ручном» режиме с помощью привода нагружателя иэлектромагнитной муфты осуществлялось плавное нагружение выходного звенаБРУ, при этом известные крутящие моменты пересчитывались в усилия с учетомрычагов различной длины приводов крена и тангажа.Полученные характеристики представлены на Рисунке 5.11.Рисунок 5.11 – Характеристики жесткости виртуальных пружин БРУ.Эксперимент показал, что коэффициенты жесткости «пружин» каналовсоответствует значениям, определенным в п.2.3.1105.3 Определение динамических характеристик боковых ручекуправленияОпределение величины дополнительной загрузки рукоятки придемпфированииС помощью блока управления задавалась требуемая скорость приводанагружателя, а выходное звено БРУ, связанное с нагружателем, движется снекоторой скоростью.

При этом движении измеряются показания датчикамомента, а скорость поворота рукоятки БРУ вычисляется по сигналам датчикасоответствующего привода БРУ.Таким образом, усилия, полученные приизвестных скоростях отклонения и моментах нагрузки, соответствуют суммарнымзначениям нагрузки «пружины» и демпфера.Полученные характеристики демпфера приведены на Рисунке 5.12.Эксперимент показал, что макеты БРУ в режиме «пружина с демпфером»развиваютпротиводействующиеусилия,соответствующиерезультатамматематического моделирования в п.3.2 и 4.1.5Приложенное усилие, кгс4.543.53БРУ крен 12.5БРУ тангаж 12БРУ крен 21.5БРУ тангаж 210.501510152025303540Скорость отклонения рукоятки, градусы/сРисунок 5.12 – Характеристики демпфирования БРУ111Определение частотных характеристик приводов БРУ при работе врежиме автоматического управленияЧастотные характеристики получены для каждого канала управленияметодом осциллографирования.