摘要：采用机电综合控制技术对无人机液冷系统进行控制，首先需要在无人机综合管理构型的基础上对其控制功能和接口需求进行研究，设计控制构型、控制逻辑以及故障诊断逻辑，发挥计算机的作用，对液冷系统事实全面的控制与管理。与此同时，以此为基础，采用半物理仿真实验平台，将多个操作系统在平台上进行试运行，然后再搭建实时仿真模型，搭建之后即可运行，利用整个搭建的系统对液冷系统的信息传输和实时控制能力进行模拟，对控制逻辑的准确性以及接口的正确性进行充分的验证。

关键词：机电综合技术 无人机 液冷系统 控制系统

中图分类号：TP271.4文献标识码：A     文章编号：1672-3791（2021）10（c）-0000-00

Research on Application Effect of Electromechanical Integrated Technology in UAV Liquid Cooling System

LI Guannan

（Mechanical and Electrical College of Changchun Polytechnic， Changchun， Jilin Province， 130033 China）

Abstract： To control the liquid cooling system of UAV by using electromechanical integrated control technology， firstly， it is necessary to study its control function and interface requirements， and design the control configuration and control logic on the basis of UAV integrated management configuration. At the same time， based on this， using semi-physical simulation experiment platform will be used to test run multiple operating systems on the platform， and then a real-time simulation model will be built， after that， it can run. The information transmission and real-time control capability of the liquid cooling system are simulated by using the whole built system， fully verify the accuracy of control logic and the correctness of interface.

Key Words： Electromechanical integrated technology; UAV; Liquid Cooling system; Control system

現如今，机电综合技术在国外的应用已经日渐趋于成熟，我国对于机电综合技术至今应用在有人机器中是比较普遍的，但是对于其在无人机中的使用上处于初步阶段，从工作角度上来看，可以从很多类型的研制工作内容中来实现机电综合技术的装机应用。该文针对一种高空高速无人机液冷系统采用机电综合技术进行操作，相关工作的内容如下。

1机电综合技术的概述

所谓机电综合技术指的就是能够统一控制并管理机电系统的一门技术，机电综合技术实施以后，整个机电系统就成为了一个被控制的个体，利用嵌入式或者是总线对整个机电系统实施管理，整机的性能往往对系统的设计目标有着直接的影响。为了保障系统能够与其他设备间实际交互合作，必须保障系统能够自行对故障做出诊断与控制[1]。对于各机器电子系统设备系统的独立分散控制器和数据采集机构能够取得一定的替代作用。机电综合技术的使用不仅能够解决在综合技术使用前系统存在的诸多问题，更重要的是系统性能明显提升，不需要过多的设备和连线进行连接，复杂性明显降低，另外由于零部件数量的减少，重量明显减轻，这对于无人机本身而言也是非常有意义的。

2顶层架构设计

无人机中能够利用机电综合控制的系统很多，比较常见的包括液压系统、冷气系统、燃油系统、配电系统等方面，该文所要研究的液冷系统也是综合控制能够实现的一部分。机电综合控制技术能够对实现对这些系统的统一控制，要得益于整个综合控制技术中的核心设备，也是就是综合管理计算机，这是一台嵌入式的计算机，采用的是余度设计，其中的硬件设施包括电源模块AB、接口模块AB以及处理器模块AB[2]。计算机和无人机的其他关键设备之间利用总线进行交互，可以实现数据交互或者信号交互，让综合管理计算机在多个机电系统中能够实现综合管理。

3关于液冷系统的工作原理

无人机中的液冷系统，主要是为了对无人机中的电子设备提供降温散热的功能，关于液冷系统的构成，其中涉及了大量的构成部分，换热器、电子设备冷板、管路、载冷剂、液冷组件等，液冷组件在其中发挥着核心的作用。在液冷组件中，设计的部件包括告警器、传感器、电动泵、过滤器、储液器、过压保护活门以及旁通活门等[3]。关于液冷系统的相关工作流程包括以下两点，具体如下。

（1）通电以后，系统开始进入正常工作。此时，电动泵会从储液器中抽取一定的低温载冷剂，低温载冷剂经过抽出后，会按照完全不同的顺序进入不同的任务设备冷板中，进入之后开始进行热交换。热交换期间，载冷剂会对期间产生的热量进行吸收，然后载冷剂的温度就会随之上升，温度上升后的低温载冷剂在经过热交换流出冷板后，成为高温载冷剂[4]。

（2）成为高温载冷剂以后，会按照一定的次序通过换热器，先通过的是燃油换热器，目的为了和冷侧燃油进行换热，然后再通过蒙皮换热器，目的是为了和冷侧的机外空气间进行热量交换[5]。载热剂在整个过程中的热量会一直得到释放。于是，高温载冷剂又一次变成了低温载冷剂。经过滤器处理后回到储液器内。

4控制系统设计

4.1控制系统的构型

以顶层架构为基础，无人机机电综合管理中对液冷系统实施控制。整个系统控制的主要参与者包括：计算机、配电系统、中间、链路、飞控、飞参以及1553B总线网络[6]。

（1）综检和链路会将地面人员对液冷系统的直接操作转换成指令发出。

（2）地面人员通过综检和链路的地面设备或者飞参的显示屏对液冷系统的运行状态进行观察。

（3）液冷系统控制与监控的主设备就是综合管理计算机。

（4）1553B总线网络能够对整个综合管理计算机、配电系统、中间、链路、飞控、飞参的通信实施管理。

（5）液冷系统的数据和状态会由综检、链路和飞参记录并显示，飞控会在面临需要紧急处理的问题时，给出相应的控制指令。

4.2控制逻辑

液冷控制构型中，核心是综合管理计算机，对液冷系统的控制是非常关键的部分，所谓控制逻辑就是针对也鞥系统的控制和状态做出监控，其中包括的内容有以下几点。

（1）一般情况下，综合管理计算机会收到来自综检或链路的指令，根据指令对电动泵的启停实时控制，配电设备在等待综合管理计算机作出逻辑判断以后接受控制，决定其是断电还是上电。

（2）综合管理计算机对传感器信号进行词埃及后处理，经过处理后的传感器数据会被发送到发送给飞参、综检、链路和飞控。

（3）以传感器的信息作为依据，综合管理计算机会对液冷系统的运行状态监控和故障判断，同时向飞参、综检、链路和飞控发送诊断结果。

（4）以结果为依据，综合管理计算机会按照之前既定的策略控制电动泵和传感器的启动与通知，并向飞参、综检、链路和飞控发送处置结果。

按照这样的逻辑，总部和管理计算机就可以正常运行后，同时对无人机液冷系统实现自主运动控制和诊断，地面人员通过对信息的查看，确保有紧急事件的发生立即采取控制措施。

5试验平台设计与运行

在硬软件的控制下，综合管理计算机实现了上述的逻辑控制以后，需要采取半物理仿真试验验证其正确性。为了确保试验平台的顺利运行，其中涉及的试验设备有试验上位机、模拟仿真机，和综合管理计算机以及液冷系统性试验台协同运行。所用的操作系统为Windows7，Lab-VIEW开发和控制的显示模型，对液冷系统控制软件运行期间，要求试验平台提供相应的运行环境。

在此基础上，按照液冷控制系统的工作方式和工作原理进行试验运行，具体如下。

（1）地面站控制模型或综检车控制模型发出以后，由UDP传送到模型仿真机。

（2）收到UDP的报文以后，将控制指令解析出来，利用总线将控制指令传送到综合管理计算机。

（3）根据指令发送冷夜系统配电指令，等待模型仿真机收到指令后通过对继电器的控制实现对试验台上传感器和电动泵的电源控制，与此同时，借助总线，向综合管理计算机发送液冷系统供电状态。

（4）针对液冷系统的传感器和电动泵开始通电后，两者均进入到工作状态，综合管理计算机会在此时对信号进行收集，整理好传感器的信号机后，诊断液冷系统是否出现故障，同时将相关信息传送到模型仿真机。

（5）接受到仿真机的数据以后，将信息解析出来，同时向上位机发送，测试出上位机地面站、综检车以及飞参显示模型中显示的相关信息，判断液冷系统是否正常运用，结合所显示的信息由试验人员做出判定。

实践证明该试验平台可以实现对液冷控制系统的实施控制。

6结语

通过对无人機机电综合机构对其液冷系统的控制设计，利用半物理仿真试验台进行测试，证实了综合管理计算机能够在预定的控制逻辑下实现对液冷系统的控制，更重要的是，这种机电综合技术在现实生活中应用的范围比较广泛，除了无人机液冷系统之外，燃油机电系统、液压机电系统也可以是用这种技术。无人机在运行期间受到多个机电系统的控制，整体效果良好，无人机能够实现重量的减轻以及性能的提升。

参考文献

[1] 王岩，胡聪，石俏，等.一种基于液压传动发电技术的综合制冷系统[J].广东电力，2021，34（9）：120-128.

[2] 李聪聪，唐本亭，鲁江华，等.边缘数据中心节点的液冷系统部署可行性评估[J].电信工程技术与标准化，2021，34（9）：84-88，92.

[3] 钱欣哲，沈凯.车用动力电池液冷系统优化设计[J].农业装备与车辆工程，2021，59（8）：59-63.

[4] 刘帆，陶成，李振杰，等.5G路由器液冷系统的设计和探究[J].电子机械工程，2021，37（4）：30-34.

[5] 熊豪利，于冰，谭亲目，等.液冷系统对车用永磁电机温升特性的影响研究[J].机械设计与制造工程，2021，50（8）：101-104.

[6] 安帅.无人机技术在电力巡检信息化管理中的应用[J].无线互联科技，2021，18（7）：102-103.

作者简介：李冠男（1984—），男，本科，讲师，研究方向为机电一体化技术应用。