[實用新型]一種共軸式無人直升機的高度控制穩定系統

無效

• 申請號: 201020142319.5
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN201732296U
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 賀天鵬;曾洪江;王修桐
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/00
• 分類號: G05D1/00;G05D1/04;G08C17/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮

(一)技術領域

本實用新型涉及一種共軸式無人直升機的高度控制穩定系統，屬于無人直升機飛行控制技術領域。?

(二)背景技術

從直升機執行的任務來看，將直升機穩定在給定高度上飛行是非常必要的。因此用于直升機的自動駕駛儀一般都具有第四個通道即高度通道，用于控制穩定直升機的飛行高度。?

共軸式無人直升機飛行高度的控制穩定在國內仍屬空白，本實用新型提供了一種共軸式無人直升機的高度控制穩定系統，該系統進行了綜合性的技術設計考慮，使得控制效果良好：1)設計了原理如圖2所示的低高度信號產生電路，使系統可以在無線電高度參數和氣壓高度參數之間根據需要自動進行切換。并將切換高度設置成兩個，可以減少由于氣動干擾或地形高低的變化所引起的系統在兩種高度參數之間的頻繁切換。同時，當無線電高度表損壞時可以自動切換到采用氣壓高度參數；2)在控制規律中計入了高度差、速度差的積分環節，可以減少直升機在給定高度上下的波動，使直升機能更快地穩定在給定的飛行高度；3)在控制規律中計入了“航向補償”，可以減小航向操縱對共軸式直升機升力的影響；4)在自動升降過程中加入了限幅，可以自動限制升降速度，保證直升機不進入渦環狀態；5)設計了原理如圖3所示的總距跟蹤電路，可以減小飛行控制模態切換對系統的沖擊。?

(三)實用新型內容

1、目的：本實用新型在常規直升機與其他飛機飛行高度控制穩定方法的基礎上，針對共軸式無人直升機高度控制穩定的特殊性，提供了一種共軸式無人直升機的高度控制穩定系統，它使該共軸式無人直升機在自主穩高模態飛行時能自動到達并穩定在給定的飛行高度。?

2、技術方案：?

(一)本實用新型一種共軸式無人直升機的高度控制穩定系統，它是由無線電高度表、大氣數據計算機、總距舵機和設計的穩高線路板四大部分組成。它們之間的位置連接關系為：設計的穩高線路板安裝在自動駕駛儀盒子中，自動駕駛儀盒子、無線電高度表和大氣數據計算機安裝在直升機的設備架上，總距舵機安裝在直升機傳動系統的舵機架上，無線電高度表?和大氣數據計算機的輸出端分別通過電纜連接到設計的穩高線路板的輸入端，而設計的穩高線路板的輸出端則通過電纜連接到總距舵機的輸入端。?

該系統的基本原理是：將采集的直升機高度信號(無線電高度或氣壓高度)與地面給定高度進行比較、轉換、放大，按照設計的控制規律進行計算，得到相應的控制量，再以該控制量去驅動總距舵機來改變旋翼的槳距，從而改變旋翼的拉力，以達到穩定直升機飛行高度的目的，其連接關系與原理框架如圖1所示。?

所述無線電高度表采用北京東林合眾通訊技術公司的BG-T(0.3)小型無線電高度計，它所測數據為無線電高度和升降速度，其輸出為0～12V的高度模擬電壓和-10～+10V的速度模擬電壓，測高范圍為0～300m，升降速度測量范圍為-10～+10m/s；?

所述大氣數據計算機采用太原航空儀表有限公司的XSC-13B小型大氣數據計算機，它所測數據為氣壓高度和升降速度，其輸出為-0.667～+10V的氣壓高度模擬電壓和-10～+10V的速度模擬電壓，測高范圍為-400～6000m，升降速度測量范圍為-10～+10m/s；?

所述總距舵機采用北京敬業電工有限公司北微微電機廠的70LCX-1稀土永磁式直流力矩測速機組，并加入相應的舵機驅動控制電路(參考《電機控制專用集成電路》，譚建成主編，機械工業出版社，2003.01)組裝而成。它的功能是通過自動傾斜器帶動變距拉桿改變旋翼的槳距，從而改變旋翼的拉力，以達到穩定直升機高度的目的。?

所述穩高線路板是該系統的關鍵技術部分，它安裝在自動駕駛儀盒子當中，輸入端采集無線電高度表或大氣數據計算機傳輸過來的高度與升降速度數據，輸出端則將最終得到的總距控制量傳送到總距舵機。該穩高線路板采用模擬電路設計，它包含五項功能電路：①低高度信號產生電路；②數據采集與融合電路；③自主穩高控制規律計算電路；④總距跟蹤電路；⑤航向補償及綜合電路。其中，②數據采集與融合電路、③自主穩高控制規律計算電路以及⑤航向補償及綜合電路都是現有許多集成電路書籍(參考《新編電子電路大全第2卷通用模擬電路》，中國計量出版社組編，/中國計量出版社組編)上常見的，故后面只對該系統中的穩高線路板的幾個關鍵性技術(即上列①和④)進行詳細介紹。?

(1)低高度信號產生電路及兩種高度參數之間的選擇切換?