一種無人機全數(shù)字固態(tài)配電管理系統(tǒng)及配電管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人機電力供給技術(shù)，尤其涉及一種無人機全數(shù)字固態(tài)配電管理系統(tǒng)及配電管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]配電系統(tǒng)作為飛機的重要組成系統(tǒng)，用于將發(fā)電機提供的電能傳輸和分配到飛機各用電設(shè)備，其對于無人機的飛行安全及自主飛行具有十分重要的意義。因在無人機飛行的各個階段，需根據(jù)飛機工作狀態(tài)及飛行階段執(zhí)行動態(tài)配電，如根據(jù)各發(fā)電機容量和負載狀況，對負載進行合理分配，以使整個系統(tǒng)平衡；當發(fā)生故障時的需完成故障定位與隔離，實現(xiàn)系統(tǒng)重構(gòu)，實現(xiàn)不中斷供電和提高容錯等級。實現(xiàn)上述目的，配電系統(tǒng)需向更可靠、容錯，自動化和可擴展的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的機電式配電系統(tǒng)已不能滿足系統(tǒng)需要，采用固態(tài)配電技術(shù)是當前的發(fā)展趨勢，全數(shù)字固態(tài)配電方式采用固態(tài)功率控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)配電方式中的繼電器和過載保護器，不僅可以根據(jù)任務(wù)的需求實現(xiàn)對負載的通斷控制，而且在負載或配電線路出現(xiàn)故障時加以保護，在提供相同的功率情況下，重量更輕、體積更小。
[0003]國內(nèi)的無人機目前還處于試研制階段，現(xiàn)有大多數(shù)配電采用傳統(tǒng)電磁式及機電式配電，少部分負載配電采用固態(tài)配電，配電管理大多還是采用有人機的管理模式，即采用模擬量或開關(guān)人工檢測，數(shù)字化管理也僅針對少數(shù)固態(tài)配電的設(shè)備，全部采用數(shù)字化配電管理無人機幾乎沒有。傳統(tǒng)配電管理方法，因管理功能較弱，系統(tǒng)提供信息量較少，則造成無人機的自主性飛行性能較差，且若單點發(fā)生故障，無法快速定位及處理相關(guān)信息，容錯性較差，從而造成飛機的整體安全性較差。
[0004]另有中國專利號為201510102414.X，于2015.6.24公開了一種無人機地面控制站的配電系統(tǒng)，涉及無人機地面控制站電力供給技術(shù)，能夠解決現(xiàn)有配電系統(tǒng)的配電方式無法滿足控制站內(nèi)設(shè)備的供電需求的問題。無人機地面控制站的配電系統(tǒng)，與外部電源的電能傳輸線路連接，包括連接至電能傳輸線路上的負載設(shè)備和第一繼電器，還包括與第一繼電器連接且用于控制第一繼電器的控制器。但上述專利仍采用傳統(tǒng)配電管理方法，因管理功能較弱，系統(tǒng)提供信息量較少，則造成無人機的自主性飛行性能較差，且若單點發(fā)生故障，無法快速定位及處理相關(guān)信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種無人機全數(shù)字固態(tài)配電管理系統(tǒng)及配電管理方法，其目的是使無人機配電實現(xiàn)自主管理、電網(wǎng)重要參數(shù)監(jiān)測、動態(tài)配電等多項功能，采用全數(shù)字式固態(tài)配電管理，可針對負載重要程度不同，具備不同配電管理方式，配電工作全過程將工作狀態(tài)及自檢測信息上傳，實現(xiàn)整個配電工作情況全面監(jiān)控。
[0006]本發(fā)明的全數(shù)字固態(tài)配電，是指全機所有的配電控制與狀態(tài)反饋均通過總線以數(shù)字方式傳遞，配電裝置自檢、配電裝置故障信息、各路配電狀態(tài)信息在配電裝置內(nèi)部總線傳遞，與綜合管理計算機的通信通過外部總線以數(shù)字式的方式傳遞。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種無人機全數(shù)字固態(tài)配電管理系統(tǒng)，其特征在于:包括綜合管理計算機、飛控計算機、綜合檢測設(shè)備、配電裝置和負載，所述配電裝置內(nèi)置固態(tài)功率控制器；所述配電裝置通過總線分別與綜合管理計算機、飛控計算機、綜合檢測設(shè)備和負載連接，所述飛控計算機通過總線與綜合管理計算機連接，所述綜合檢測設(shè)備通過總線與綜合管理計算機連接。
[0008]所述綜合檢測設(shè)備是裝在綜合檢測車上，其作用是在地面對全機的各個系統(tǒng)進行檢查，測試各系統(tǒng)是否正常工作，用于飛行前的準備及地面調(diào)試用。綜合檢測設(shè)備包括計算機及顯示器，各系統(tǒng)有相應的控制與顯示界面，對配電而信，可發(fā)送設(shè)備通斷電指令，顯示各配電裝置自檢息、各路配電狀態(tài)顯示及是否存在故障。
[0009]所述配電裝置為用于飛機上各用電設(shè)備配電的產(chǎn)品，作用是可接收綜合管理計算機指令，執(zhí)行負載的通斷電，可對配電線路進行保護及自動復位，將自檢信息、各路配電狀態(tài)及是否存在故障通過總線傳遞給綜合管理計算機，并轉(zhuǎn)發(fā)給飛機上飛控計算機、綜合檢測設(shè)備、測控系統(tǒng)。
[0010]還包括飛參記錄儀、測控系統(tǒng)，所述飛參記錄儀、測控系統(tǒng)通過總線分別與綜合管理計算機、飛控計算機連接。
[0011]所述的負載包括關(guān)鍵負載、重要負載和一般負載，所述的關(guān)鍵負載包括飛控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和大氣數(shù)據(jù)；所述的重要負載為阻力傘和剎車系統(tǒng)；所述的一般負載為任務(wù)負載、環(huán)控系統(tǒng)和前置攝像。
[0012]一種無人機全數(shù)字固態(tài)配電管理系統(tǒng)的配電管理方法，所述配電管理方法包括配電控制管理、配電狀態(tài)監(jiān)測和自主復位管理；
所述的配電控制管理是利用綜合管理計算機、飛控計算機和綜合檢測設(shè)備分別通過配電裝置控制對負載的通斷電控制，其中綜合檢測設(shè)備控制關(guān)鍵負載，綜合管理計算機控制一般負載，飛控計算機控制重要負載；
所述的配電狀態(tài)監(jiān)測是將配電裝置內(nèi)部的固態(tài)功率控制器的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過總線上傳綜合管理計算機，綜合管理計算機將狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給飛控計算機、飛參記錄儀測控系統(tǒng)及綜合檢測設(shè)備，實現(xiàn)配電工作的全面監(jiān)控；
所述的自主復位管理是當外部線路或設(shè)備發(fā)生故障或外部干擾引起的非正常斷電時，配電裝置針對故障線路實現(xiàn)自動復位，自動接通相應的負載。
[0013]所述綜合檢測設(shè)備控制關(guān)鍵負載的方式為，在地面通過總線給飛機關(guān)鍵負載通斷電，配電管理采取與飛行階段及起落架相關(guān)聯(lián)，就是將關(guān)鍵設(shè)備的斷電與飛行階斷、起落架相關(guān)聯(lián)，即無人機處于非地面階段或起落架未放下時，不允許對其進行斷電操作。
[0014]所述綜合管理計算機控制一般負載的方式為，通過總線向配電裝置發(fā)送無人機動態(tài)配電的控制指令，配電裝置收到指令并執(zhí)行，并將控制指令信息通過總線回傳綜合管理計算機，配電裝置對控制指令采用即問即答的方式，即配電裝置通過總線收到綜合管理計算機的控制指令，收到指令后，立即通過總線回復指令，此方法用于判定配電裝置是否收到指令并正確響應，沒收到指令就不回復，便于判斷綜合管理計算機與配電裝置之間通信是否正常，響應是否正確。
[0015]所述綜合管理計算機通過總線向配電裝置發(fā)送無人機動態(tài)配電的控制指令，配電裝置接受到指令后，采取三判二的方式響應，所述三判二的方式響應即控制指令發(fā)三次，其中兩次相同為合格正確信號，配電裝置收到指令并執(zhí)行。
[0016]所述飛控計算機控制重要負載，其控制方式采取點對點的離散控制，每一個離散量對應設(shè)備的通斷電，配電裝置收到離散量后，執(zhí)行相應設(shè)備的通斷電，并將控制指令信息通過總線傳送至綜合管理計算機。
[0017]所述的配電狀態(tài)監(jiān)測，在地面時，通過綜合檢測設(shè)備全程在線監(jiān)測配電的工作狀態(tài)；在飛行過程中，配電狀態(tài)信息通過綜合管理計算機至飛參記錄儀測控系統(tǒng)中，然后通過飛參記錄儀測控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至地面人員，實施全面監(jiān)測；飛行完成后，通過讀取飛參記錄儀測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全過程配電離線分析。
[0018]還包括對備份系統(tǒng)的控制管理，所述備份系統(tǒng)的控制管理采用綜合管理計算機與飛控計算機分別控制，綜合管理計算機控制剎車，飛控計算機控制應急剎車，并用不同配電裝置實現(xiàn)非相似的系統(tǒng)配電余度設(shè)計，非相似的配電余度設(shè)計是指對于有余度供電要求的設(shè)備或系統(tǒng)