[發明專利]基于光纜敷設的共軸雙旋翼無人直升機參數辨識試驗系統

有效

• 申請號: 201410693197.1
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104391364A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳市鳴鑫航空科技有限公司
• 主分類號: G02B6/46
• 分類號: G02B6/46
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 孫海波;郭平平

1.基于光纜敷設的共軸雙旋翼無人直升機參數辨識試驗系統，包括飛行器平臺和地面設備兩個部分，所述飛行器平臺上分別加裝慣性測量單元、全球定位系統、磁航向計、激光高度表和數據記錄儀和控制器，所述慣性測量單元與所述全球定位系統、所述磁航向計、所述激光高度表、所述數據記錄儀均連接至所述控制器，并由控制器將信號處理，并輸出至控制單元，所述地面設備包括無線電遙控發射機、數傳終端和地面控制計算機系統，該地面控制計算機系統與所述RC遙控發射機連接，該地面控制計算機系統還與數傳終端連接，所述飛行器平臺上集成有傳感器，該傳感器將測量飛行器平臺的三軸角速度、線加速度、航向角、三軸位置、三軸線速度，以及相對高度及高度變化率，經過卡爾曼濾波之后將形成飛行器平臺的位置、三軸角速率和歐拉角數據；這些飛行器平臺參數、遙控接收機的控制給定、執行機構的行程都將被控制器打上時標，統一存儲于數據記錄儀中，同時將該數據下傳至地面計算機系統，地面計算機采集航模操縱手的輸入，并記錄數據終端傳回的飛行器平臺控制及飛行參數，其特征在于：所述參數辨識試驗系統設置兩種工作模式，以便不同場合選擇不同的工作模式，一是透明模式，即直接由操作手控制執行機構，二是自動模式，即利用直升機內置穩定算法進行閉環控制共軸雙旋翼的姿態。

2.如權利要求1所述的基于光纜敷設的共軸雙旋翼無人直升機參數辨識試驗系統，其特征在于：在起始狀態下，航模操縱手直接控制飛行器平臺，航模操縱手施加給飛行器平臺的激勵為橫向周期變距、縱向周期變距，該橫向周期變距和縱向周期變距直接傳遞給飛行器平臺的控制器；同時，這兩個信號首先被地面計算機采集，地面計算機通過數據終端獲得了飛行器平臺的飛行參數；當飛行器平臺的姿態角大于給定的預警值時，此時飛行器處于比較危險的狀態，控制器安全切換邏輯單元將斷開接收機所獲得的航模操縱手的激勵信號，直接將飛行器平臺處于控制器的閉環控制之下，保證飛行器平臺的安全。

3.如權利要求1或2所述的基于光纜敷設的共軸雙旋翼無人直升機參數辨識試驗系統，其特征在于：該試驗系統采用的建模方法包括，單個光纜段的受力計算方法和整體光纜動力學模型建立方法；其中單個光纜段的受力計算方法包括第j段繩子的阻力系數C_Dj和升力系數C_Lj由工程經驗公式(3.1)和(3.2)進行計算，其中α_j為第j段繩子的攻角，翼弦抬頭為正，翼弦低頭為負，

C_Dj≈0.022+1.1sin³α_j????????????(3.1)

C_Lj≈1.1sin²α_jcosα_j????????????(3.2)

光纜段相對于風的速度為V_wind,第J個光纜段質心的速度為V_J,則根據力的平衡和力的分解原理，第J個光纜段相對于風的速度的大小為：

VJc=12(VJ+VJ-1)-Vwind=VJxci+VJycj---(3.3)]]>

其中，---第J個光纜段相對于風的速度；

V_J---第J個光纜段質心的速度；

V_J-1---第J-1個光纜段質心的速度；

V_wind---風速；

---第J個光纜段相對于風的速度在水平方向的分量；

---第J個光纜段相對于風的速度在豎直方向的分量；

i---水平方向的方向向量；

j---豎直方向的方向向量；

設第J段光纜的氣動阻力系數為C_DJ、氣動升力系數為C_LJ，每個光纜段上的氣動力主要包括氣動阻力和氣動升力，根據受力分析并結合式(3.1)、(3.2)得，第J段光纜的氣動阻力和氣動升力分別為：

FJD=12ρCDd|VJc|2eD=12ρCDd|12ρCDd|VJc|2eD|2(VJxci+VJycj)---(3.4)]]>

FJL=12ρCLd|VJc|2eL=12ρCDd|12ρCDd|VJc|2eD|2(-VJxci+VJycj)---(3.5)]]>

式(3.4)、(3.5)中

---第J光纜段的氣動阻力；

---第J光纜段的氣動升力；

ρ---空氣密度；

C_D---光纜段的氣動阻力系數；

C_L---光纜段的氣動升力系數

d---光纜段直徑；

---第J光纜段相對于風的速度；

e_D---第J光纜段的氣動阻力方向單位矢量；

e_L---第J光纜段的氣動升力方向單位矢量；

根據以上的推導可得出第J段光纜質點處的氣動力的值為：

FJaero=12(FJD+FJ+1D)+12(FJL+FJ+1L)---(3.6)]]>

---第J光纜段質點處的氣動力；

---第J光纜段的氣動阻力；

---第J光纜段的氣動升力；

---第J+1光纜段的氣動阻力；

---第J+1光纜段的氣動升力；

V_J、V_J-1、V_wind、均為矢量。