CN108190657B - 一种系留无人机线缆张力控制装置及方法 - Google Patents
一种系留无人机线缆张力控制装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108190657B CN108190657B CN201810017353.0A CN201810017353A CN108190657B CN 108190657 B CN108190657 B CN 108190657B CN 201810017353 A CN201810017353 A CN 201810017353A CN 108190657 B CN108190657 B CN 108190657B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cable
- motor
- angle value
- servo
- cable strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
- B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
- B65H75/34—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables
- B65H75/38—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material
- B65H75/40—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material mobile or transportable
- B65H75/42—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material mobile or transportable attached to, or forming part of, mobile tools, machines or vehicles
- B65H75/425—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material mobile or transportable attached to, or forming part of, mobile tools, machines or vehicles attached to, or forming part of a vehicle, e.g. truck, trailer, vessel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
- B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
- B65H59/384—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension using electronic means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2701/00—Handled material; Storage means
- B65H2701/30—Handled filamentary material
- B65H2701/34—Handled filamentary material electric cords or electric power cables
Abstract
本发明提供了一种系留无人机线缆张力控制装置，根据线缆张力大小变化对应调整伺服减速电机对应进行加速、减速或者停止启动，以实现在线缆张力过大时，降低伺服减速电机的速度或者使其停止，减小对空心杯电机在收线或放线时的牵引力；以及在线缆张力过小时，提高伺服减速电机的速度或者控制器启动，以对应增加对空心杯电机在收线或放线时的牵引力，从而始终保持线缆张力在正常张力松紧适度的范围内变化。与现有技术相比，本发明可以根据线缆张力大小进行适应性调整施加于线缆上的牵引力，从而既可以避免线缆张力过大而导致线缆中光纤损坏的情况，又能够避免因张力过小而导致线缆打结的情况。本发明还提供了一种系留无人机线缆张力控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及系留无人机线缆张力检测技术，具体涉及的是一种系留无人机线缆张力控制装置及方法。
背景技术
系留无人机是将无人机和系留综合缆绳结合起来实现的无人机系统，其通过光电综合缆绳传输电能，使无人机可以不受电能限制而长时间停留在空中。近年来，系留无人机在边防、森林、海洋、军事等诸多领域得到了广泛应用。目前系留无人机是利用线缆供电，因此使用过程中，需要对线缆进行收放，而对于系留无人机线缆的收放主要是通过系留线缆自动收放装置实现。
但是由于系留线缆一般较硬，绕线盘在收放线过程中，不能立即停止，因惯性存在，线盘上的线容易松，长时间会导致绕线盘线缆打鼓，严重的情况会导致系留无人机在运行过程中遇到线缆打结、阻碍飞行；另外由于含光纤的线缆中带有光纤，线缆在绕制过程中所受的张力会引起光纤的附加损耗，而且线缆表面长时间受到较大张力以及扭曲弧度较大时，会发生断裂。
为了能够让系留无人机线缆在收放过程中缠绕更加均匀，保护线缆中的光纤不受损坏，因此需要对收放线的张力进行控制。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种系留无人机线缆张力控制装置，以实现对系留无人机线缆收放线的张力进行控制。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种系留无人机线缆张力控制装置，包括壳体，所述壳体内安装有空心杯电机、滑轮、绕线盘、导轮、支撑杆、伺服减速电机和控制板，所述滑轮与所述空心杯电机连接，并通过所述空心杯电机带动而转动；所述导轮根据线缆张力大小而对应向上或向下运动，且所述导轮的中心轴与所述支撑杆的上端连接，以带动支撑杆的上端随导轮向上或向下运动，所述支撑杆的下端安装有一角度传感器，用于在支撑杆上端向上或者向下运动时，对应获取支撑杆与水平面的角度值，并将该角度值对应发送给控制板；其中，线缆一端连接系留无人机，另一端由设置于壳体上的出线口进入壳体，并依次绕导轮、滑轮后缠绕在绕线盘上，且在线缆张力过大时，导轮在线缆张力作用下向上运动，带动支撑杆上端向上运动，此时角度传感器检测到的角度值变大，控制板根据该角度值对应控制伺服减速电机减速，以减小线缆张力；以及在线缆张力过小时，导轮在线缆张力作用下向下运动，带动支撑杆上端向下运动，此时角度传感器检测到的角度值变小，所述控制板则根据该角度值对应控制伺服减速电机加速，以增加线缆张力。
进一步地，所述控制板上对应设置有PID控制器和伺服电机驱动器；所述角度传感器与所述PID控制器连接，所述PID控制器通过所述伺服电机驱动器与伺服减速电机连接；所述PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并输入控制指令到伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制所述伺服减速电机进行速度调整。
进一步地，所述控制板上还设置有一与所述PID控制器连接的电磁离合器，所述PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并根据分析结果对应控制所述电磁离合器与所述伺服减速电机吸合或分离，以控制所述伺服减速电机进行速度调整或停止转动。
进一步地，所述控制板上还设置有一固态继电器和一驱动器供电单元，所述PID控制器与所述固态继电器连接，所述固态继电器通过所述驱动器供电单元与所述伺服电机驱动器连接；所述PID控制器用于在所述伺服电机驱动器报警时，控制固态继电器的通断。
进一步地，所述壳体上安装有一触摸屏，所述触摸屏与所述控制板连接，用于设置所述导轮根据线缆张力增加对应向上到最高位置时，所述支撑杆与水平面的角度值A；设置所述导轮根据线缆张力适当对应位于中间位置时，所述支撑杆与水平面的角度值B；以及设置所述导轮根据线缆张力减小对应向下运动到最低位置时，所述支撑杆与水平面的角度值C。
本发明还提供了一种针对上述装置的系留无人机线缆张力控制方法，包括步骤：
根据线缆张力与角度传感器检测到的角度值正比关系，设定线缆张力最大时，角度传感器检测到的角度值为最大值A；设定线缆张力正常时，角度传感器检测到的角度值为标准值B；线缆张力最小时，角度传感器检测到的角度值为最小值C，且C<B<A；
根据线缆收线或者放线过程中的张力大小，对应调整伺服减速电机的工作状态；其中，如线缆张力正常，则角度传感器检测到的角度值为标准值B，此时保持伺服减速电机的速度不变；如果线缆张力由正常逐渐增大，则角度传感器检测到的角度值对应从标准值B向最大值A逐渐变大，在此渐变过程中，对应控制伺服减速电机减速，以减小线缆张力，当角度传感器检测到的角度值达到最大值A时，则对应控制伺服减速电机停止工作；如果线缆张力由正常逐渐减小，则角度传感器检测到的角度值对应从标准值B向最小值C逐渐变小，在此渐变过程中，对应控制伺服减速电机加速，以增加线缆张力。
进一步地，如果初始状态下线缆的张力小于最小值C对应的线缆张力时，伺服减速电机处于停止状态，此时则对应需要控制伺服减速电机启动，以增加线缆张力，并最终达到正常状态。
本发明还提供一种系留无人机线缆张力控制装置，包括壳体，所述壳体内安装有空心杯电机、滑轮、绕线盘、导轮、伺服减速电机和控制板，所述滑轮与所述空心杯电机连接，并通过所述空心杯电机带动而转动；所述控制板上对应设置有PID控制器、伺服电机驱动器、电磁离合器、固态继电器和驱动器供电单元，所述壳体上设置有一与所述控制板上PID控制器连接的旋转电位器及一触摸屏；所述电磁离合器与所述PID控制器连接，用于根据PID控制器读取的旋转电位器旋转值，对应控制所述电磁离合器与所述伺服减速电机吸合或分离以控制所述伺服减速电机进行速度调整或停止转动；所述PID控制器通过所述伺服电机驱动器与伺服减速电机连接；所述PID控制器用于根据旋转电位器的旋转值对应反馈给伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制所述伺服减速电机进行速度调整；所述PID控制器与所述固态继电器连接，所述固态继电器通过所述驱动器供电单元与所述伺服电机驱动器连接；所述PID控制器用于在所述伺服电机驱动器报警时，控制固态继电器的通断；其中，线缆一端连接系留无人机，另一端由设置于壳体上的出线口进入壳体，并依次绕导轮、滑轮后缠绕在绕线盘上，且在线缆张力过大或过小时，旋转所述旋转电位器，所述PID控制器根据所述旋转电位器的旋转值，对应控制伺服减速电机减速、加速、停止或启动，以控制线缆的张力。
进一步地，所述触摸屏与所述控制板连接，用于设置线缆张力增加到最大时所述旋转电位器的旋转值处于最大值，设置线缆张力正常时所述旋转电位器的旋转值处于标准值以及设置线缆张力减小到最小时所述旋转电位器的旋转值处于最小值。
另外，本发明还提供一种针对上述装置的系留无人机线缆张力控制方法，包括步骤：
根据线缆张力与旋转电位器旋转值之间的正比关系，设定线缆张力最大时，旋转电位器旋转值旋转到的最大值为A；设定线缆张力正常时，旋转电位器旋转值旋转到的中间值为B；线缆张力最小时，旋转电位器旋转值旋转到的最小值为C，且C<B<A；
根据线缆收线或者放线过程中的张力大小，对应调整伺服减速电机的工作状态；其中，如线缆张力正常，则将旋转电位器旋转到标准值B，此时保持伺服减速电机的速度不变；如果线缆张力由正常逐渐增大，则将旋转电位器旋转到介于标准值B和最大值A之间时，并根据不同的数值对应控制伺服减速电机减速到对应速度，使转速与张力对应匹配以保持线缆处于正常状态；当旋转电位器旋转到介于标准值B和最小值C之间时，则对应根据不同的数值对应控制伺服减速电机加速到对应速度，使转速与张力对应匹配以保持线缆处于正常状态。
本发明提供的系留无人机线缆张力控制装置，根据线缆张力大小变化对应调整伺服减速电机对应进行加速、减速或者停止启动，以实现在线缆张力过大时，降低伺服减速电机的速度或者使其停止，减小对空心杯电机在收线或放线时的牵引力；以及在线缆张力过小时，提高伺服减速电机的速度或者控制器启动，以对应增加对空心杯电机在收线或放线时的牵引力，从而始终保持线缆张力在正常张力松紧适度的范围内变化。与现有技术相比，本发明可以根据线缆张力大小进行适应性调整施加于线缆上的牵引力，从而既可以避免线缆张力过大而导致线缆中光纤损坏的情况，又能够避免因张力过小而导致线缆打结的情况。
附图说明
图1为本发明系留无人机线缆张力控制装置内部结构图；
图2为本发明系留无人机线缆张力控制装置的系统原理框图；
图3为本发明系留无人机线缆张力控制方法流程图；
图4为本发明系留无人机线缆张力控制自动调节系统框图。
图中标识说明：空心杯电机100、滑轮200、角度传感器300、导轮400、往复丝杆500、光杆组件600、出线口601、支撑杆700、线缆800、联动杆900。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1所示，图1为本发明系留无人机线缆张力控制装置内部结构图。本发明提供了一种系留无人机线缆张力控制装置，其包括有壳体，所述壳体上安装有触摸屏和对应预留有出线口。
在壳体内安装有空心杯电机100、滑轮200、绕线盘、导轮400、往复丝杆500、光杆组件600、支撑杆700、联动杆900、伺服减速电机、控制板和供电单元，滑轮200与空心杯电机100连接，并通过空心杯电机100带动而转动；往复丝杆500位于空心杯电机100的下方，可对应带动空心杯电机100往复运动。
光杆组件600与联动杆900连接，光杆组件600上设置有与壳体上出线口对应的出线口601。
线缆800为含有光纤的线缆，其对应从上述出线口601穿入到壳体中，并依此经过导轮400、滑轮200后对应缠绕在绕线盘上。
导轮400是可以上下活动的，其中心轴与支撑杆700的上端对应连接，且导轮400是根据线缆800的张力大小而对应向上或向下运动的，当导轮400运动时，会对应带动支撑杆700的上端随之运动。
支撑杆700的下端安装有角度传感器300，其中在支撑杆700上端向上或者向下运动时，通过角度传感器300可以对应获取支撑杆700与水平面的角度值。
如图2所示，图2为本发明系留无人机线缆张力控制装置的系统原理框图。本发明对应包括有两种工作模式：其中控制板上对应设置有PID控制器、伺服电机驱动器、电磁离合器、固态继电器和驱动器供电单元。
PID控制器(Proportion Integration Differentiation。比例-积分-微分控制器)PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同，PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。
其中本发明包括有自动工作模式和手动工作模式两种情况，其中在自动工作模式下角度传感器与PID控制器连接，PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析。
PID控制器通过伺服电机驱动器与伺服减速电机连接，用于在获取角度值后并输入控制指令到伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制所述伺服减速电机进行速度调整。
PID控制器与电磁离合器连接，PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并根据分析结果对应控制电磁离合器与伺服减速电机吸合或分离，以控制伺服减速电机进行速度调整或停止转动。
PID控制器与固态继电器连接，固态继电器通过驱动器供电单元与伺服电机驱动器连接；PID控制器用于在伺服电机驱动器报警时，控制固态继电器的通断。
触摸屏与PID控制器连接，通过触摸屏可以对应设置导轮根据线缆张力增加对应向上到最高位置时，支撑杆与水平面的角度值A；设置导轮根据线缆张力适当对应位于中间位置时，支撑杆与水平面的角度值B；以及设置导轮根据线缆张力减小对应向下运动到最低位置时，支撑杆与水平面的角度值C。
在自动工作模式下：当线缆处于越松的状态时，角度传感器往下转动，这时候通过调节PID控制器可对收线速度进自动调节，越往下收线速度越快；而当线缆处于越紧状态时，角度传感器往上转动，这时候通过PID控制器对收线速度进行自动调节，越往上收线速度越慢，当达到设定的最大角度的时候，控制电磁离合器断开，电机与离合器脱离，飞机向风筝一样往外出线。
而在手动工作模式下，壳体上设置有一个旋转电位器和一个触摸屏；旋转电位器、触摸屏分别PID控制器连接，通过触摸屏及旋转电位器可以对应设置线缆张力增加到最大时，旋转电位器的旋转值处于最大值；设置线缆张力正常时旋转电位器的旋转值处于标准值；以及设置线缆张力减小到最小时旋转电位器的旋转值处于最小值。
电磁离合器与所述PID控制器连接，用于根据PID控制器读取的旋转电位器旋转值，对应控制所述电磁离合器与所述伺服减速电机吸合或分离以控制所述伺服减速电机进行速度调整或停止转动。
PID控制器通过伺服电机驱动器与伺服减速电机连接，PID控制器用于根据旋转电位器的旋转值对应反馈给伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制所述伺服减速电机进行速度调整。
PID控制器与所述固态继电器连接，固态继电器通过所述驱动器供电单元与伺服电机驱动器连接；PID控制器用于在所述伺服电机驱动器报警时，控制固态继电器的通断。
线缆一端连接系留无人机，另一端由设置于壳体上的出线口进入壳体，并依次绕导轮、滑轮后缠绕在绕线盘上，且在线缆张力过大或过小时，旋转所述旋转电位器，所述PID控制器根据所述旋转电位器的旋转值，对应控制伺服减速电机减速、加速、停止或启动，以控制线缆的张力。
本实施例手动模式下：利用旋转电位器，通过旋转的方式，PID控制器读取的电位器的值不同，以此来调节伺服减速电机的速度。
如图3、图4所示，图3为本发明系留无人机线缆张力控制方法流程图；图4为本发明系留无人机线缆张力控制自动调节系统框图。针对上述自动工作模式，本发明对应提供了一种针对上述装置的系留无人机线缆张力控制方法，其具体包括：
首先要设定线缆张力与角度传感器检测到的角度值之间的关系，其中，设定线缆张力最大时，角度传感器检测到的角度值为A；设定线缆张力正常时，角度传感器检测到的角度值为B；线缆张力最小时，角度传感器检测到的角度值为C，且C<B<A。
需要说明的是，不论线缆张力的大小，本实施例中的空心杯电机始终是处于工作状态的，而伺服减速电机则根据伺服驱动器的控制进行减速、加速或者停止启动工作，简单而言，当线缆张力过大时，伺服驱动器的控制伺服减速电机减速或者停止工作，当线缆张力过小时，伺服驱动器的控制伺服减速电机启动或者加速。
在正常情况下，线缆张力处于松紧适度状态，此时导轮处于初始工作状态，空心杯电机转动带动线缆收线或者放线，伺服减速电机通过伺服驱动器控制，对应处于正常速度工作状态，对线缆收线或者放线对应提供一定的牵引力，而支撑杆保持不变，对应安装在支撑杆一端的角度传感器获取的角度值为B。
当空心杯电机转动带动线缆收线或者放线，线缆张力变大时，线缆处于绷紧状态，线缆容易断裂损坏，因受到线缆张力增大影响，导轮会向上抬起，对应带动支撑杆随之向上抬起，而角度传感器获取的角度值由B向A逐渐变大，当线缆张力将要达到线缆即将损坏的阈值时，对应的支撑杆抬起到的位置对应角度值为A，此时如果张力继续增加的话，角度就会超过A，就会存在线缆因张力过大而导致损坏的情况出现，为了防止线缆损坏，角度传感器将获取的角度值对应发送给PID控制器，通过PID控制器对应控制电磁离合器与电机吸合，并将角度传感器此时获取的角度值反馈给伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器控制伺服减速电机进行减速，直至停止，而停止时，电磁离合器与电机分离；从而以减小对线缆的牵引力，之后则只需要通过空心杯电机转动带动线缆收线或者放线即可保证线缆处于松紧适度状态。
当空心杯电机转动带动线缆收线或者放线，线缆张力变小时，线缆处于过松状态，容易出现线缆打结的问题，受到线缆张力减小影响，导轮向下回落，对应带动支撑杆随之向下运动，而角度传感器获取的角度值由B向C逐渐变小，当线缆张力将要达到线缆即将出现打结情况的阈值时，对应的支撑杆下落到的位置对应角度值为C，此时如果张力继续减小的话，角度值就会小于C，此时就会存在线缆因张力过小而导致线缆打结的情况出现，为了防止线缆打结，角度传感器将获取的角度值对应发送给PID控制器，通过PID控制器对应控制电磁离合器与电机吸合，并将角度传感器此时获取的角度值反馈给伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器控制伺服减速电机进行加速，通过伺服减速电机加速实现空心杯电机收线或者放线时牵引力适当增加，之后则只需要通过空心杯电机转动带动线缆收线或者放线即可保证线缆处于松紧适度状态。
同样地，针对手动工作模式下，本发明通过旋转电位器的旋转值改变而对应通过伺服电机驱动器调整伺服减速电机，其实质是通过调节脉冲输出，实现无极调速，以达到与线缆张力对应匹配的转速，从而保证相应的牵引力，达到线缆张力控制的目的。
综上所述，本发明不论是在系留无人机线缆张力过大或者过小时，都能够给通过角度传感器对应获取张力大小对应匹配的角度值，不同的角度值对应不同的张力大小，所述的角度值对应通过PID控制器对应反馈给伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制伺服减速电机对应进行加速、减速或者停止启动，从而改变伺服减速电机对应施加于线缆上的牵引力，从而实现空心杯电机工作状态下，对线缆牵引力大小的控制，从而始终保持线缆张力在正常张力松紧适度的范围内变化，既可以避免线缆张力过大导致线缆中光纤损坏的情况，又能够避免因张力过小而导致线缆打结的情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种系留无人机线缆张力控制方法，通过无人机线缆张力控制装置实现，所述控制装置包括壳体，所述壳体内安装有空心杯电机、滑轮、绕线盘、导轮、支撑杆、伺服减速电机和控制板，所述滑轮与所述空心杯电机连接，并通过所述空心杯电机带动而转动；所述导轮根据线缆张力大小而对应向上或向下运动，且所述导轮的中心轴与所述支撑杆的上端连接，以带动支撑杆的上端随导轮向上或向下运动，所述支撑杆的下端安装有一角度传感器，用于在支撑杆上端向上或者向下运动时，对应获取支撑杆与水平面的角度值，并将该角度值对应发送给控制板；其中，线缆一端连接系留无人机，另一端由设置于壳体上的出线口进入壳体，并依次绕导轮、滑轮后缠绕在绕线盘上，其特征在于，所述方法包括：
设定线缆张力与角度传感器检测到的角度值之间的关系，设定线缆张力最大时，角度传感器检测到的角度值为A；设定线缆张力正常时，角度传感器检测到的角度值为B；线缆张力最小时，角度传感器检测到的角度值为C，且C<B<A，其中当线缆张力过大时，伺服驱动器的控制伺服减速电机减速或者停止工作，当线缆张力过小时，伺服驱动器的控制伺服减速电机启动或者加速；
在正常情况下，线缆张力处于松紧适度状态，此时导轮处于初始工作状态，空心杯电机转动带动线缆收线或者放线，伺服减速电机通过伺服驱动器控制，对应处于正常速度工作状态，对线缆收线或者放线对应提供一定的牵引力，而支撑杆保持不变，对应安装在支撑杆一端的角度传感器获取的角度值为B；
当空心杯电机转动带动线缆收线或者放线，线缆张力变大时，线缆处于绷紧状态，受到线缆张力增大影响，导轮会向上抬起，对应带动支撑杆随之向上抬起，而角度传感器获取的角度值由B向A逐渐变大，当线缆张力将要达到线缆即将损坏的阈值时，对应的支撑杆抬起到的位置对应角度值为A，此时如果张力继续增加的话，角度就会超过A，就会存在线缆因张力过大而导致损坏的情况出现，为了防止线缆损坏，角度传感器将获取的角度值对应发送给PID控制器，通过PID控制器对应控制电磁离合器与电机吸合，并将角度传感器此时获取的角度值反馈给伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器控制伺服减速电机进行减速，直至停止，而停止时，电磁离合器与电机分离；从而以减小对线缆的牵引力，之后则只需要通过空心杯电机转动带动线缆收线或者放线即可保证线缆处于松紧适度状态；
当空心杯电机转动带动线缆收线或者放线，线缆张力变小时，线缆处于过松状态，容易出现线缆打结的问题，受到线缆张力减小影响，导轮向下回落，对应带动支撑杆随之向下运动，而角度传感器获取的角度值由B向C逐渐变小，当线缆张力将要达到线缆即将出现打结情况的阈值时，对应的支撑杆下落到的位置对应角度值为C，此时如果张力继续减小的话，角度值就会小于C，此时就会存在线缆因张力过小而导致线缆打结的情况出现，为了防止线缆打结，角度传感器将获取的角度值对应发送给PID控制器，通过PID控制器对应控制电磁离合器与电机吸合，并将角度传感器此时获取的角度值反馈给伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器控制伺服减速电机进行加速，通过伺服减速电机加速实现空心杯电机收线或者放线时牵引力适当增加，之后则只需要通过空心杯电机转动带动线缆收线或者放线即可保证线缆处于松紧适度状态。
2.如权利要求1所述的系留无人机线缆张力控制方法，其特征在于，所述控制板上对应设置有PID控制器和伺服电机驱动器；所述角度传感器与所述PID控制器连接，所述PID控制器通过所述伺服电机驱动器与伺服减速电机连接；所述PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并输入控制指令到伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制所述伺服减速电机进行速度调整。
3.如权利要求2所述的系留无人机线缆张力控制方法，其特征在于，所述控制板上还设置有一与所述PID控制器连接的电磁离合器，所述PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并根据分析结果对应控制所述电磁离合器与所述伺服减速电机吸合或分离，以控制所述伺服减速电机进行速度调整或停止转动。
4.如权利要求3所述的系留无人机线缆张力控制方法，其特征在于，所述控制板上还设置有一固态继电器和一驱动器供电单元，所述PID控制器与所述固态继电器连接，所述固态继电器通过所述驱动器供电单元与所述伺服电机驱动器连接；所述PID控制器用于在所述伺服电机驱动器报警时，控制固态继电器的通断。
5.如权利要求1所述的系留无人机线缆张力控制方法，其特征在于，所述壳体上安装有一触摸屏，所述触摸屏与所述控制板连接，用于设置所述导轮根据线缆张力增加对应向上到最高位置时，所述支撑杆与水平面的角度值A；设置所述导轮根据线缆张力适当对应位于中间位置时，所述支撑杆与水平面的角度值B；以及设置所述导轮根据线缆张力减小对应向下运动到最低位置时，所述支撑杆与水平面的角度值C。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810017353.0A CN108190657B (zh) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 一种系留无人机线缆张力控制装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810017353.0A CN108190657B (zh) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 一种系留无人机线缆张力控制装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108190657A CN108190657A (zh) | 2018-06-22 |
| CN108190657B true CN108190657B (zh) | 2019-10-15 |
Family
ID=62588746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810017353.0A Active CN108190657B (zh) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 一种系留无人机线缆张力控制装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108190657B (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109018420B (zh) * | 2018-07-05 | 2022-01-04 | 西南科技大学 | 一种可自主定位的无人机系留平台 |
| CN108899803B (zh) * | 2018-08-31 | 2023-09-29 | 国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司 | 一种带电架空线缆行走车 |
| CN109335900A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-15 | 东莞天速通信技术有限公司 | 一种自动收放飞行器线缆的装置 |
| CN111232764A (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-05 | 浙江贝尔技术有限公司 | 一种系留式无人机收放线装置 |
| CN109540834A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-03-29 | 深圳市太赫兹科技创新研究院 | 一种电缆老化监测方法及系统 |
| CN109775481A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-21 | 湖南优加特装智能科技有限公司 | 用于系留无人机的收放线装置 |
| CN109775482A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-21 | 湖南优加特装智能科技有限公司 | 用于系留无人机的自适应收放线装置 |
| CN111807163A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-23 | 北京黑蚁兄弟科技有限公司 | 一种线缆控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
| CN112002498B (zh) * | 2020-08-13 | 2022-04-12 | 绍兴大明电力建设有限公司 | 基于速度曲线的高压旧电缆回收装置的调速方法 |
| CN112573308A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-30 | 道雨耐节能科技宿迁有限公司 | 一种管道检测机器人电缆自动同步收放方法 |
| CN112748745B (zh) * | 2021-01-21 | 2023-06-20 | 江苏科技大学 | 无人机与随动小车的联控方法及系统 |
| CN113548542B (zh) * | 2021-07-12 | 2023-03-14 | 三一海洋重工有限公司 | 一种起重设备的电缆收放缆控制方法、装置以及系统 |
| CN117550443A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 齐鲁空天信息研究院 | 浮空器发放绞盘缆绳张力控制装置及控制方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201689738U (zh) * | 2010-05-25 | 2010-12-29 | 白城天奇装备机械有限公司 | 收放线系统 |
| CN202181147U (zh) * | 2011-08-03 | 2012-04-04 | 天津俊昊海洋工程有限公司 | 恒张力双筒排缆脐带电缆绞车 |
| CN102439298A (zh) * | 2009-10-22 | 2012-05-02 | G·卡尔弗利 | 转子飞机发电、控制装置及方法 |
| CN202785062U (zh) * | 2012-07-10 | 2013-03-13 | 简道雄 | 纺织布带收卷机 |
| CN203411171U (zh) * | 2013-07-19 | 2014-01-29 | 东莞市张力机电科技有限公司 | 一种伺服放线器 |
| CN204223963U (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-25 | 浙江科达利实业有限公司 | 张力均衡的自动绕管机 |
| CN105668350A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-06-15 | 北京深远世宁科技有限公司 | 一种系留无人机自动收放线装置、自动收放线方法 |
| CN106946097A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-14 | 南京航空航天大学 | 线缆拉力自调节绞盘及其控制方法 |
| CN107187961A (zh) * | 2017-07-15 | 2017-09-22 | 珠海市双捷科技有限公司 | 用于系留无人机的自动收放线装置、系统及其控制方法 |
| CN107364769A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-11-21 | 深圳市景宏光电科技有限公司 | 一种应用于系留无人机的智能收放系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101640362B1 (ko) * | 2016-01-22 | 2016-07-15 | 박종모 | 자율비행로봇을 위한 윈치 장치 |
| US10399704B2 (en) * | 2016-03-10 | 2019-09-03 | Blue Vigil, LLC | Reactive tether spool |
-
2018
- 2018-01-09 CN CN201810017353.0A patent/CN108190657B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102439298A (zh) * | 2009-10-22 | 2012-05-02 | G·卡尔弗利 | 转子飞机发电、控制装置及方法 |
| CN201689738U (zh) * | 2010-05-25 | 2010-12-29 | 白城天奇装备机械有限公司 | 收放线系统 |
| CN202181147U (zh) * | 2011-08-03 | 2012-04-04 | 天津俊昊海洋工程有限公司 | 恒张力双筒排缆脐带电缆绞车 |
| CN202785062U (zh) * | 2012-07-10 | 2013-03-13 | 简道雄 | 纺织布带收卷机 |
| CN203411171U (zh) * | 2013-07-19 | 2014-01-29 | 东莞市张力机电科技有限公司 | 一种伺服放线器 |
| CN204223963U (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-25 | 浙江科达利实业有限公司 | 张力均衡的自动绕管机 |
| CN105668350A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-06-15 | 北京深远世宁科技有限公司 | 一种系留无人机自动收放线装置、自动收放线方法 |
| CN106946097A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-14 | 南京航空航天大学 | 线缆拉力自调节绞盘及其控制方法 |
| CN107187961A (zh) * | 2017-07-15 | 2017-09-22 | 珠海市双捷科技有限公司 | 用于系留无人机的自动收放线装置、系统及其控制方法 |
| CN107364769A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-11-21 | 深圳市景宏光电科技有限公司 | 一种应用于系留无人机的智能收放系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108190657A (zh) | 2018-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108190657B (zh) | 一种系留无人机线缆张力控制装置及方法 | |
| CN102107800B (zh) | 智能倒筒机 | |
| CN205011173U (zh) | 一种系留无人机供电自动收放线机构 | |
| WO2020168631A1 (zh) | 一种系留无人机智能收放线装置及其工作方法 | |
| WO2020164205A1 (zh) | 一种系留无人机收放线缓冲结构及其工作方法 | |
| WO2019015086A1 (zh) | 用于系留无人机的自动收放线装置、系统及其控制方法 | |
| CN207390696U (zh) | 一种应用于系留无人机的智能收放机 | |
| CN105992747A (zh) | 阻尼装置、阻尼系统、装备有阻尼系统的船以及抑制方法 | |
| US5878896A (en) | Method for controlling the swinging of a hanging load and device for the implementation of the method | |
| JP6889565B2 (ja) | 無人飛行システム、無人飛行装置、および着陸方法 | |
| KR101500898B1 (ko) | 케이블 제어형 카이팅 보트 | |
| CN106378399B (zh) | 一种自动绕弹簧放线装置 | |
| CN104627838A (zh) | 门座式起重机吊钩工况非刚性连接的同步控制方法 | |
| CN109795710B (zh) | 系留无人机同步控制的全自动收放线系统 | |
| CN105270922A (zh) | 纱线卷取装置 | |
| CN107424838A (zh) | 一种工字型磁芯排线装置 | |
| KR102130829B1 (ko) | 작동기 신호처리모듈 및 이의 제어방법 | |
| CN202583789U (zh) | 一种钢帘线外绕机的控制系统 | |
| KR102574097B1 (ko) | 자동 물고기 낚시 시스템 및 자동 물고기 낚시 방법 | |
| CN113651195A (zh) | 一种系留无人机线缆收放装置 | |
| CN108674661A (zh) | 一种用于无人机的安全投放系统 | |
| US3030050A (en) | Automatic stabilization of objects suspended from an unstable platform | |
| CN106956970A (zh) | 一种光纤筛选机的干扰排除方法 | |
| JP2018148719A (ja) | 延線装置 | |
| CN113120158A (zh) | 抛锚装置以及抛锚方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhu Qi Inventor after: Lv Zhenyi Inventor after: Song Wengang Inventor after: Fan Tongtong Inventor after: Huang Mincai Inventor after: Zhang Lan Inventor after: Zhu Xueyi Inventor before: Zhu Qi Inventor before: Song Wengang Inventor before: Fan Tongtong Inventor before: Huang Mincai |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A cable tension control device and method for tethering UAV Effective date of registration: 20211202 Granted publication date: 20191015 Pledgee: CITIC Bank Limited by Share Ltd. Shenzhen branch Pledgor: SHENZHEN KEWEITAI ENTERPRISE DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021440020137 |