[實用新型]一種三自由度直升機半實物仿真系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721248367.0
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN207396997U
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 那靖;陽軍;趙文豪;伍星;高貫斌;劉亞飛
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種三自由度直升機半實物仿真系統(tǒng)，本實用新型機械本體結構中旋轉軸、俯仰軸和橫側軸的轉動角度由各自配套的編碼器采集，并通過通訊電纜將采集到的角度信號傳遞給控制模塊；控制模塊再通過電纜與計算機連接，計算機中的飛控系統(tǒng)將接收到的角度信號用于計算出下一時刻PWM值，通過通訊電纜將控制命令傳遞給控制模塊，驅動模塊通過通訊電纜從控制模塊獲取控制命令，并將其轉換成實際電壓值，驅動模塊再通過通訊電纜將實際電壓輸送給機械本體結構中前后兩個直流電機，驅動兩個螺旋槳轉動。本實用新型通過合理的構成及連接可以避免繁瑣的編程環(huán)節(jié)，便于設備的成套配備和降低實驗成本，可以有效地用于三自由度直升機的仿真實驗。

技術領域

本實用新型涉及一種三自由度直升機半實物仿真系統(tǒng)，屬于飛行控制領域。

背景技術

直升機是一種由單個或多個旋翼提供向上推力矢量而具備飛行能力的航空飛行器。與其他機種相比，直升機具有低空低速飛行、垂直起降、空中懸停、360度定點回轉和任意方向飛行等優(yōu)點，因此直升機在軍用、民用等領域得到了極為廣泛的應用。同時就其直升機本身而言，是一個多輸入多輸出、高階次、非線性、強耦合系統(tǒng)，只有魯棒性較強的飛行控制系統(tǒng)才能有效地控制直升機。控制器作為飛行器控制系統(tǒng)的重要組成部分，其中控制算法的優(yōu)劣將直接影響飛行器姿態(tài)的控制效果。因此3-DOF直升機半實物仿真系統(tǒng)的設計與研究有著巨大的理論和現實意義。一方面，通過設計或改進飛行姿態(tài)控制器，獲得魯棒性更強的飛行控制策略，這對于提升直升機的飛行品質具有重要的理論意義和實用價值，同時可有力的促進我國直升機的發(fā)展。另一方面，直升機的高階次、多輸入多輸出、強耦合、非線性的特性，使其成為驗證各種控制算法的理想實驗對象，尤其是對一些新異的控制算法。除此之外，控制及相關學科的課程的工程實踐性很強，僅僅通過理論學習，缺少必要的實踐環(huán)節(jié)，很難掌握控制技術的精髓，因此需要配套相應的實驗設備，用于實驗教學。

目前國內外已有幾個公司研發(fā)出了三自由度直升機實驗裝置，但其價格都極為昂貴，擁有控制及相關學科的高校很難做到配備整套實驗設備，這給本科實驗教學帶來困難。同時現有的直升機實驗平臺，操作系統(tǒng)復雜，實驗前期準備較長，實驗人員需要編寫大量的代碼，不利于實驗教學和控制算法的驗證。

另，建立三自由度直升機半實物仿真系統(tǒng)，同時還需要考慮三自由度直升機半實物仿真系統(tǒng)的構成及構成之間的連接問題。

發(fā)明內容

本實用新型提供了一種三自由度直升機半實物仿真系統(tǒng)，以用于通過合理的構成及連接用于建立三自由度直升機半實物仿真系統(tǒng)。

本實用新型的技術方案是：一種三自由度直升機半實物仿真系統(tǒng)，包括機械本體結構2、計算機8、控制模塊9、驅動模塊10和通訊電纜；

所述機械本體結構2中旋轉軸、俯仰軸和橫側軸的轉動角度由各自配套的編碼器采集，并通過通訊電纜將采集到的角度信號傳遞給控制模塊9；控制模塊9再通過電纜與計算機8連接，計算機8中的飛控系統(tǒng)將接收到的角度信號用于計算出下一時刻PWM值，通過通訊電纜將控制命令傳遞給控制模塊9，驅動模塊10通過通訊電纜從控制模塊9獲取控制命令，并將其轉換成實際電壓值，驅動模塊10再通過通訊電纜將實際電壓輸送給機械本體結構2中前后兩個直流電機28，驅動兩個螺旋槳33轉動，實現三自由度直升機在空間中的任意姿態(tài)。

所述機械本體結構2包括旋轉軸裝置、俯仰軸裝置、橫側軸裝置、旋轉軸與俯仰軸連接件19；其中旋轉軸裝置通過旋轉軸與俯仰軸連接件19與俯仰軸裝置連接，橫側軸裝置固定在俯仰軸裝置上；旋轉軸裝置、俯仰軸裝置、橫側軸裝置采集各自的轉動角度，并傳遞給控制模塊9。