一种双余度舵机系统及其运行方法与流程

本发明属于航空，具体涉及一种双余度舵机系统及其运行方法。

背景技术：

1、随着航空技术的不断发展，对飞行器的安全性和可靠性要求越来越高。在飞行器的飞行过程中，舵机作为重要的飞行控制系统组成部分，对于飞行器的姿态和位置控制具有关键作用。传统的单余度舵机控制系统在面对重要舵机故障时，往往无法保证飞行器的稳定性和安全性。因此，在提高飞行器的可靠性和安全性方面，双余度舵机控制方法具有重要意义。对于无人机舵面控制系统，现有双余度舵机形成主要分为双余度电机形式，齿轮系耦合(行星齿轮、差速齿轮)形式，齿轮硬连形式接等。

2、双余度电机采用双绕组电机形式的缺点为电机价格高，电机损坏后易在成舵机的失效；齿轮系耦合形式的缺点为齿轮系统较为复杂，齿轮空回误差累计较大，电机承受扭矩负载较大；齿轮硬连接形式缺点为单电机卡死时易造成整机失效，余度切换控制逻辑复杂，切换过程具有较大卡滞。

3、目前市场中的双余度舵机形式较少，价格较贵，舵机形式多为单余度舵机为主，缺少一种造价低廉、改装便捷的双余度舵机。

技术实现思路

1、本发明提出一种双余度舵机系统及其运行方法，以解决现有技术中造价高、结构复杂、改装困难的问题。

2、为达上述目的，本发明提出技术方案如下：

3、一种双余度舵机系统，包括第一舵机、第二舵机、控制器、切换齿和输出轴；

4、第一舵机包括互相啮合的第一输入齿轮和第一输出齿轮，第二舵机包括互相啮合的第二输入齿轮和第二输出齿轮；

5、所述控制器连接第一输入齿轮、第二输入齿轮和切换齿，所述切换齿连接输出轴；

6、所述切换齿位于第一输出齿轮和第二输出齿轮之间。

7、优选的，所述第一输出齿轮和第二输出齿轮内环设置有凹槽，所述切换齿两端设置有凸槽；

8、所述切换齿两端的凸槽分别与第一输出齿轮和第二输出齿轮内环的凹槽啮合。

9、优选的，所述控制器通过切换电机连接切换齿；所述切换电机通过可伸缩丝杠连接切换齿，并控制切换齿与第一输出齿轮和第二输出齿轮的啮合。

10、优选的，所述控制器内设置有指令接收模块和指令发送模块；

11、所述指令接收模块接收外部指令，发送至指令发送模块；所述指令发送模块连接第一舵机和第二舵机，将来自上位机的指令发送至第一舵机和第二舵机。

12、优选的，所述控制器内设置有故障检测模块，所述故障检测模块连接第一舵机和第二舵机，用于检测第一舵机和第二舵机的状态，并根据目标舵机的状态作出反应。

13、优选的，故障检测模块的反应逻辑具体为：

14、若故障检测模块未检测到故障，则保持运行状态；

15、若检测到目标舵机发生了故障，则判断目标舵机是否为动力舵机，若是，则控制器停止目标舵机的运行，选择另一舵机提供动力；若否，则保持运行状态。

16、优选的，所述控制器内设置有预警模块，当故障检测模块检测到第一舵机和第二舵机都故障时，预警模块向上位机发出预警。

17、优选的，所述预警方式包括点亮预警灯或者发送故障信号。

18、优选的，所述控制器内设置有数据采集模块，所述数据采集模块接收来自第一舵机和第二舵机的反馈信息，并传输至上位机，用于进一步的分析。

19、一种所述的双余度舵机系统的运行方法，包括如下步骤：

20、步骤1，控制器接收到来自上位机的信号，选取任一舵机作为动力舵机，另一舵机作为备用舵机；

21、步骤2，控制器对切换电机发送指令，切换电机带动丝杠，所述丝杠操纵切换齿的凸槽与动力舵机的输出齿轮的凹槽啮合，所述动力舵机设为输出状态，备用舵机设为断开状态；

22、步骤3，动力舵机带动输出轴，同时故障检测模块检测动力舵机的状态，若未检测到故障，则保持运行状态，若检测到动力舵机故障，则切换齿脱离动力舵机，与备用舵机的输出齿轮啮合。

23、本发明的有益之处在于：

24、本发明提供一种双余度舵机系统，包括第一舵机和第二舵机作为动力输入，结构简单易于改装，通过控制器操作切换齿实现第一舵机和第二舵机之间的动力切换，接收来自上位机的指令，实现摇臂指定的角度。本发明适用于多种单余度舵机配合，使用外部电机切换舵机控制权，其切换逻辑简单，便于多余度舵机的扩展，本系统为舵机外部耦合状态，其适用于不同型号的舵机，针对控制的冗余改造具有较强的实用性。

1.一种双余度舵机系统，其特征在于，包括第一舵机、第二舵机、控制器、切换齿和输出轴；

2.如权利要求1所述的一种双余度舵机系统，其特征在于，所述第一输出齿轮和第二输出齿轮内环设置有凹槽，所述切换齿两端设置有凸槽；

3.如权利要求2所述的一种双余度舵机系统，其特征在于，所述控制器通过切换电机连接切换齿；所述切换电机通过可伸缩丝杠连接切换齿，并控制切换齿与第一输出齿轮和第二输出齿轮的啮合。

4.如权利要求1所述的一种双余度舵机系统，其特征在于，所述控制器内设置有指令接收模块和指令发送模块；

5.如权利要求1所述的一种双余度舵机系统，其特征在于，所述控制器内设置有故障检测模块，所述故障检测模块连接第一舵机和第二舵机，用于检测第一舵机和第二舵机的状态，并根据目标舵机的状态作出反应。

6.如权利要求5所述的一种双余度舵机系统，其特征在于，故障检测模块的反应逻辑具体为：

7.如权利要求5所述的一种双余度舵机系统，其特征在于，所述控制器内设置有预警模块，当故障检测模块检测到第一舵机和第二舵机都故障时，预警模块向上位机发出预警。

8.如权利要求7所述的一种双余度舵机系统，其特征在于，所述预警方式包括点亮预警灯或者发送故障信号。

9.如权利要求1所述的一种双余度舵机系统，其特征在于，所述控制器内设置有数据采集模块，所述数据采集模块接收来自第一舵机和第二舵机的反馈信息，并传输至上位机，用于进一步的分析。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的双余度舵机系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：