CN105116333B - 多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置及其控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置及其控制系统和方法，包括拉力传感器、轻质拉杆、待测电机和支架，轻质拉杆的底端连接有拉力传感器的拉力端，轻质拉杆的顶端连接有安装座，轻质拉杆上套装有固定环；待测电机底部设置有电机底座，待测电机顶部安装有桨叶；所述安装座上能够固定电机底座；发明对电机拉力线性度进行测量分析，形成线性度分析曲线；编程开发人员可根据线性度分析曲线进行各点线性度补偿，使电机线性度接近线性，便于飞行器后期控制；可对电机给定任意PWM值来观察该点拉力大小，这可有助于飞行器稳定悬停调节；本发明结构简单，成本低，调试周期短，调试参数准确度高，给用户带来了方便。
Description
技术领域
本发明属于机械电子领域，特别涉及一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置及其控制系统和方法。
背景技术
多旋翼飞行器的电机拉力线性度不佳，并且同一批次的电机线性度在相同的拉力点上所施加的控制量也不一样，这给编程人员带来了困难，传统的电机线性度分析工具不能对电机各个拉力点上的线性度进行系统分析，无法对非线性电机进行线性度修正。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置及其控制系统和方法，以解决现有技术中电机拉力线性度不佳，同一批次的电机线性度在相同的拉力点上所施加的控制量也不一样的问题。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置，包括拉力传感器、轻质拉杆、待测电机和支架，所述轻质拉杆的底端连接有拉力传感器的拉力端，轻质拉杆的顶端连接有安装座，轻质拉杆上套装有固定环；待测电机底部设置有电机底座，待测电机顶部安装有桨叶；所述安装座上能够固定电机底座。
优选的，所述固定环的外环为圆形，内环为方形孔。
进一步的，所述轻质拉杆为方形杆，轻质拉杆套装在固定环的方形孔内。
优选的，所述固定环的方形孔与轻质拉杆的方形杆相匹配。
优选的，所述固定环为两个，且两个固定环郡平行于水平面，两个方形孔的连接线垂直于水平面。
进一步的，所述轻质拉杆仅能在两个方形孔形成的垂直于水平面的直线上做上下无阻尼往复运动。
进一步的，所述安装座和电机底座的边缘处均设置有互相匹配的4个螺孔。
进一步的，所述安装座和电机底座通过4个螺孔上安装的固定螺丝固定连接。
进一步的，所述支架设置在拉力传感器底部，支架的一端设置有垂直与支架底座的支架杆，所述支架杆呈“F”型，固定连接两个固定环。
一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置的控制系统，包括按键输入模块、单片机、待测电机、拉力传感器、桨叶、RS-232转换接口、上位机数据采集分析模块、声光报警器、显示屏和电调；其中，按键输入模块连接单片机，单片机分别连接有拉力传感器、电调、RS-232转换接口、显示屏和声光报警器，拉力传感器和电调均连接待测电机，待测电机连接桨叶，单片机通过RS232转换接口连接有上位机数据采集分析模块。
一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置的控制方法，首先单片机进行初始化，然后等待按键设置参数，单片机通过按键读取PWM上下限值，即PWM最小值、最大值及延迟时间；按键设置完毕后，单片机按照由小到大的顺序输出PWM数据给电调从而驱动电机转动，每输出一个PWM数据后，单片机将延时一定的时间等待电机拉力稳定，然后单片机读取拉力传感器数据，并发送当前PWM数据和拉力传感器数据至RS232转换接口，此时已完成了一个PWM点的数据测量与采集，PWM线性定量增加准备进行下一点PWM点的数据测量与采集，同时判断PWM是否到达最大值，若PWM达到最大值，任务完成发出报警信号，停机；若PWM未到达最大值，则单片机输出该PWM数据给电调，重复上述步骤，直到PWM达到最大值，任务完成发出报警信号，停机。
有益效果：
本发明设计了一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置，系统结构简明，成本低，节约了开发时间，给编程开发人员带来了方便
本发明通过连续输出一系列递增的线性控制量加载到电机上，电机带动桨叶转动产生向上的拉力，通过拉力传感器逐点测出电机在不同的控制量PWM下的拉力数据，然后通过单片机将这一系列数据传递给上位机数据采集分析模块，在上位PC机上对这些数据进行线性度分析，得出电机的线性度曲线。编程开发人员根据该线性度曲线，用软件的方法对电机的线性度进行修正补偿，使电机的输出量达到或接近线性；本发明对电机拉力线性度进行测量分析，形成线性度分析曲线；编程开发人员可根据线性度分析曲线进行各点线性度补偿，使电机线性度接近线性，便于飞行器后期控制；可对电机给定任意PWM值来观察该点拉力大小，这可有助于飞行器稳定悬停调节；本发明结构简单，成本低，调试周期短，调试参数准确度高，给用户带来了方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的局部结构示意图；
图3是本发明的控制电路系统结构框图；
图4是本发明的系统程序流程图；
其中：1-拉力传感器，2-轻质拉杆，3-安装座，4-支架，5-固定环，6-待测电机，7-电机底座，8-固定螺丝，9-桨叶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置，包括拉力传感器、轻质拉杆、待测电机和支架，所述轻质拉杆2的底端连接有拉力传感器1的拉力端，轻质拉杆2的顶端固定连接有安装座3，轻质拉杆2上套装有固定环5；待测电机6底部设置有电机底座7，待测电机6顶部安装有桨叶9；所述安装座3上能够固定电机底座7。
如图2所示，所述固定环5的外环为圆形，内环为方形孔。
所述轻质拉杆2为方形杆，轻质拉杆2套装在固定环5的方形孔内。
所述固定环5的方形孔与轻质拉杆2的方形杆相匹配，为防止轻质拉杆2受拉力上下运动过程中绕轻质拉杆中心轴转动，因此将轻质拉杆2设置为方形杆，并且固定环5的内环也设置为同样大小的方形孔。
所述固定环5为两个，且两个固定环5郡平行于水平面，两个方形孔的连接线垂直于水平面；固定环的外环为圆形，内环为方形孔，轻质拉杆为方形杆，轻质拉杆套装在固定环的方形孔内，且固定环固定在支架上，限制了轻质拉杆只能在垂直于水平面的方向上上下平动，保证了测试的准确性。
所述轻质拉杆2仅能在两个方形孔形成的垂直于水平面的直线上做上下无阻尼或者阻尼较小的往复运动，待测电机6带动桨叶9转动产生向上的拉力带动轻质拉杆2上下运动，为防止轻质拉杆2受拉力上下运动过程中左右晃动，因此设置了两个固定环5，将固定环5套在轻质拉杆2上。
所述安装座3和电机底座7的边缘处均设置有互相匹配的4个螺孔。
所述安装座3和电机底座7通过4个螺孔上安装的固定螺丝8固定连接，通过固定螺丝8将待测电机6安装在安装座3上。
所述支架4设置在拉力传感器1底部，支架4的一端设置有垂直与支架4底座的支架杆，所述支架杆呈“F”型，固定连接两个固定环5，固定环5固定在支架上，由于固定环5的作用，就限制了轻质拉杆2只能在垂直于水平面的方向上上下平动，保证了测试的准确性。
如图3所示，一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置的控制系统，包括按键输入模块、单片机、待测电机、拉力传感器、桨叶、RS-232转换接口、上位机数据采集分析模块、声光报警器、显示屏和电调；其中，按键输入模块连接单片机，单片机分别连接有拉力传感器、电调、RS-232转换接口、显示屏和声光报警器，拉力传感器和电调均连接待测电机，待测电机连接桨叶，单片机通过RS232转换接口连接有上位机数据采集分析模块。
一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置的控制系统，按键输入模块设定PWM起点值、终点值和PWM变化步距给单片机，单片机将不同的PWM传递给电调，电调将信号传递给待测电机，待测电机带动桨叶，待测电机产生的拉力传输给拉力传感器，拉力传感器将测到的拉力传输给单片机，单片机通过RS232转换接口将检测的拉力数据送给上位机进行数据采集分析，单片机还连接有声光报警和显示屏。
如图4所示，一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置的控制方法，其特征在于，首先单片机进行初始化，然后等待按键设置参数，单片机通过按键读取PWM上下限值，即PWM最小值、最大值及延迟时间；按键设置完毕后，单片机按照由小到大的顺序输出PWM数据给电调从而驱动电机转动，每输出一个PWM数据后，单片机将延时一定的时间100ms等待电机拉力稳定，然后单片机读取拉力传感器数据，并发送当前PWM数据和拉力传感器数据至RS232转换接口，此时已完成了一个PWM点的数据测量与采集，PWM线性定量增加准备进行下一点PWM点的数据测量与采集，同时判断PWM是否到达最大值，若PWM达到最大值，任务完成发出报警信号，停机；若PWM未到达最大值，则单片机输出该PWM数据给电调，重复上述步骤，直到PWM达到最大值，任务完成发出报警信号，停机。
单片机首先进行初始化，读取按键设定参数，按键用来输入PWM上下限值，同时设定PWM变化步距，以及延时参数等，并且实时显示当前PWM值，延时参数及拉力数据等。
单片机通过发出不同的PWM(脉宽调制信号)给电调，然后驱动待测电机带动桨叶转动，产生一向上的拉力。由于待测电机与轻质拉杆已连为整体，因此电机带动桨叶转动产生向上拉力时，拉力传感器将产生拉力数据由单片机采集。单片机每送一组PWM信号给电调，将按设定的时间延时几百个毫秒等待电机拉力稳定后读取拉力传感器数据，与对应的PWM信号一起形成一个检测点数据，通过RS232转换接口将该检测点数据送给上位机进行数据采集分析。然后单片机线性递增PWM数据，重新送给电调，延时等待拉力稳定后读取拉力传感器数据，与PWM信号一起形成下一个检测点数据然后通过转换接口再发送给上位机分析。当PWM信号从0％到100％全部输送完毕后，该检测电机的拉力线性度检测数据就完成了，单片机发出声光报警信号，提示工作人员数据采集完毕。工作人员通过上位机采集的数据再进行线性度分析，作出线性度分析曲线。
本发明对电机拉力线性度进行测量分析，形成线性度分析曲线；编程开发人员可根据线性度分析曲线进行各点线性度补偿，使电机线性度接近线性，便于飞行器后期控制；可对电机给定任意PWM值来观察该点拉力大小，这可有助于飞行器稳定悬停调节。
本发明结构简单，成本低，调试周期短，调试参数准确度高，给用户带来了方便。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置，包括拉力传感器、轻质拉杆、待测电机和支架，其特征在于：所述轻质拉杆（2）的底端连接有拉力传感器（1）的拉力端，轻质拉杆（2）的顶端连接有安装座（3），轻质拉杆（2）上套装有固定环（5）；待测电机（6）底部设置有电机底座（7），待测电机（6）顶部安装有桨叶（9）；所述安装座（3）上能够固定电机底座（7）；
所述固定环（5）的外环为圆形，内环为方形孔；所述固定环（5）为两个，且两个固定环（5）均平行于水平面，两个方形孔的连接线垂直于水平面，所述轻质拉杆（2）仅能在两个方形孔形成的垂直于水平面的直线上做上下无阻尼往复运动。
2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置，其特征在于：所述轻质拉杆（2）为方形杆，轻质拉杆（2）套装在固定环（5）的方形孔内；所述固定环（5）的方形孔与轻质拉杆（2）的方形杆相匹配。
3.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置，其特征在于：所述安装座（3）和电机底座（7）的边缘处均设置有互相匹配的4个螺孔。
4.根据权利要求3所述的多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置，其特征在于：所述安装座（3）和电机底座（7）通过4个螺孔上安装的固定螺丝（8）固定连接。
5.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置，其特征在于：所述支架（4）设置在拉力传感器（1）底部，支架（4）的一端设置有垂直与支架（4）底座的支架杆，所述支架杆呈“F”型，固定连接两个固定环（5）。
6.一种基于权利要求1-5任一所述的多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置的控制系统，其特征在于：包括按键输入模块、单片机、待测电机、拉力传感器、桨叶、RS-232转换接口、上位机数据采集分析模块、声光报警器、显示屏和电调；其中，按键输入模块连接单片机，单片机分别连接有拉力传感器、电调、RS-232转换接口、显示屏和声光报警器，拉力传感器和电调均连接待测电机，待测电机连接桨叶，单片机通过RS232转换接口连接有上位机数据采集分析模块。
7.一种多旋翼飞行器电机拉力线性度测量装置的控制方法，其特征在于，首先单片机进行初始化，然后等待按键设置参数，单片机通过按键读取PWM上下限值，即PWM最小值、最大值及延迟时间；按键设置完毕后，单片机按照由小到大的顺序输出PWM数据给电调从而驱动电机转动，每输出一个PWM数据后，单片机将延时一定的时间等待电机拉力稳定，然后单片机读取拉力传感器数据，并发送当前PWM数据和拉力传感器数据至RS232转换接口，此时已完成了一个PWM点的数据测量与采集，PWM线性定量增加准备进行下一点PWM点的数据测量与采集，同时判断PWM是否到达最大值，若PWM达到最大值，任务完成发出报警信号，停机；若PWM未到达最大值，则返回至按键设置完毕后，单片机输出该PWM数据给电调，重复上述步骤，直到PWM达到最大值，任务完成发出报警信号，停机。
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