[發明專利]一種流線型機身的兩軸傾斜翼飛行器及控制方法

有效

• 申請號: 202110205443.4
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112896485B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 張鐳;南海驕;周子銳
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: B64U20/70
• 分類號: B64U20/70;B64U30/297;B64U30/21;B64U10/11;B64U50/19;B64U50/30;B64C1/00;B64C27/52;B64C27/08;B64C19/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

1.一種流線型機身的兩軸傾斜翼飛行器，其特征在于，包括機身（1）以及與機身（1）活動連接的旋翼機構（2），所述機身（1）呈內部中空的流線型結構，機身（1）包括機身本體（101）、上蓋（102）和起落架（103），所述上蓋（102）為弧形板體，上蓋（102）與機身本體（101）圓弧過渡，且與機身本體（101）扣合連接，機身本體（101）的內部空腔設置有電源模塊（4）；

所述旋翼機構（2）用于帶動機身（1）飛行，旋翼機構（2）包括順時針螺旋槳（201）和逆時針螺旋槳（202），所述順時針螺旋槳（201）和逆時針螺旋槳（202）分設于機身（1）兩側，旋翼機構（2）與機身（1）之間設置有角度調節機構（5）；

所述角度調節機構（5）用于驅動旋翼機構（2）進行角度調節來改變旋翼機構（2）的旋轉角度β；

角度調節機構（5）與旋翼機構（2）設置有控制系統，所述控制系統包括主控單元（3）、電源模塊（4）、驅動單元（10）和傳感檢測單元（6）；

所述順時針螺旋槳（201）和逆時針螺旋槳（202）均設置有第一電機（7）、電機固定架（8）和槳葉固定器（9），且下端均分別與第一電機（7）的電機軸固定連接，所述第一電機（7）與電機固定架（8）固定，所述電機固定架（8）為一側敞口、內部中空的三棱柱狀結構，所述槳葉固定器（9）設置于順時針螺旋槳（201）和逆時針螺旋槳（202）的端部，用于固定所述順時針螺旋槳（201）和逆時針螺旋槳（202）的槳葉；

所述角度調節機構（5）對應兩個所述電機固定架（8）分設于機身（1）兩端，角度調節機構（5）包括編碼器（503）、第二電機（502），所述第二電機（502）連接有減速器（501），第二電機（502）的電機軸經減速器（501）連接電機固定架（8）的背板；

所述電源模塊（4）包括多個電池，多個所述電池之間相互并聯；

多個電池均固定于機身本體（101）內腔的底面，且關于與機身本體（101）側面平行的中軸面對稱均布，電源模塊（4）用于使機身（1）重心位于升力f和動力F的等效作用點之間，并且靠近升力f等效作用點。

2.根據權利要求1所述的一種流線型機身的兩軸傾斜翼飛行器，其特征在于，?所述主控單元（3）包括嵌入式控制芯片，主控單元（3）通信連接傳感檢測單元（6），所述傳感檢測單元（6）為多軸MEMS傳感器，所述傳感檢測單元（6）用于獲取機身（1）飛行參數，傳感檢測單元（6）包括陀螺儀角度傳感器、角速度傳感器、加速度傳感器、磁場傳感器和氣壓檢測傳感器，所述驅動單元（10）輸入端連接主控單元（3）控制端、輸出端分別連接第一電機（7）和第二電機（502）；

主控單元（3）根據所述飛行參數輸出控制信號經驅動單元（10）對第一電機（7）和第二電機（502）分別進行調節；

主控單元（3）通信連接有輸入單元（11）。

3.根據權利要求1所述的一種流線型機身的兩軸傾斜翼飛行器，其特征在于，所述驅動單元（10），包括過溫、過流保護電路和驅動電路，所述過溫、過流保護電路的輸出端與所述主控單元（3）信號采集端連接，主控單元（3）根據過流保護電路輸出信號經驅動電路對角度調節機構（5）和旋翼機構（2）進行過溫及過流保護。

4.基于權利要求1~3任一項所述的一種流線型機身的兩軸傾斜翼飛行器的一種流線型機身的兩軸傾斜翼飛行器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：給定飛行行為，主控單元（3）獲取飛行參數解算機身（1）位置姿態，并根據解算數據調節旋翼機構（2）傾斜角度及旋翼機構（2）轉速；

步驟2：基于傳感檢測單元（6）得到機身（1）的實時飛行參數，采用閉環控制模型對機身（1）位置姿態進行補正。

5.根據權利要求4所述的一種流線型機身的兩軸傾斜翼飛行器的控制方法，其特征在于，所述飛行行為包括起飛、降落、俯仰、偏航、懸停和巡航行為；

所述飛行參數包括通過陀螺儀角度傳感器、角速度傳感器、加速度傳感器得到機身（1）的姿態信息、速度信息和加速度信息；

通過磁場傳感器得到機身（1）的世界位置信息；

通過氣壓檢測傳感器得到機身（1）的飛行高度信息。

6.根據權利要求4所述的一種流線型機身的兩軸傾斜翼飛行器的控制方法，其特征在于，所述步驟1還包括學習階段：

將機身（1）的飛行姿態劃分為多個飛行行為，主控單元（3）記錄不同起始姿態下的機身（1）飛行調節；

給定飛行行為，主控單元（3）根據訓練經驗，對機身（1）姿態進行調節。