CN109085844A - 一种航模的控制系统 - Google Patents
一种航模的控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109085844A CN109085844A CN201810809735.7A CN201810809735A CN109085844A CN 109085844 A CN109085844 A CN 109085844A CN 201810809735 A CN201810809735 A CN 201810809735A CN 109085844 A CN109085844 A CN 109085844A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control system
- phase
- bar
- motor
- model plane
- 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.)
- Pending
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 241000156948 Aphantopus hyperantus Species 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000156961 Coenonympha Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
- G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
一种航模的控制系统，包括航模旋翼、第一桨叶和第二桨叶、主螺旋轴、位置传感模块、减速齿轮副、电动机以及控制电路；控制系统进一步包括固定连接在主螺旋轴上部的水平杆以及上端与桨叶刚性部分固定连接且下端与水平杆固定连接的的竖直变形拉杆。该控制系统结构简单、重量较轻、加工方便；同时能够较好地实现前后左右飞行的状态。
Description
技术领域
本发明属于航模技术领域，具体地，涉及一种航模的控制系统。
背景技术
航模科技是航天事业的基础活动，它将先进的航空技术、机械设计、电子技术、光学技术、计算机处理技术、控制技术、传感器应用、小型航空发动机等多方面技术成果综合于一体的高技术产品，具有和尺寸小、重量轻、无人损伤、经济性好等优点，在灾情监视、交通巡视、航空测绘等方面有广泛用途。航模的控制系统一直是航模业研究设计的一大焦点，控制系统所决定的稳定性和精确性直接影响到航模飞行器的操控性能和系统安全。
随着竞赛用航模的飞速发展，不断对航模控制系统提出了更高的要求，在提高性能的同时还需要考虑到重量、环保、成本和工艺等各种因素。对多数航模而言，由于载重量较小，需要在减轻航模总重的同时，按照比例减轻控制系统的体积和重量；然而，控制系统中的轴承和减速齿轮在尺寸较小时的生产难度显著增加，导致工艺流程复杂化，工艺成本也相应增加。此外，由于生产工艺的复杂性，还可能会导致控制系统的某些部位力学强度不够，从而导致航模的抗疲劳性不足，从而可靠性降低。
因此，迫切需要寻找一种新的航模的控制系统。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新的航模的控制系统，该控制系统结构简单、重量较轻、加工方便；同时能够较好地实现前后左右飞行的状态。
为解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案得以实现：一种航模的控制系统，包括航模旋翼、无铰式连接在旋翼上的第一桨叶和第二桨叶、与旋翼中心通过套接轴连接的主螺旋轴、设置在主螺旋轴上的位置传感模块、设置于主螺旋轴下端并与其铰接的减速齿轮副、与减速齿轮副啮合的电动机以及接收位置传感模块的信号并且将其转化为电信号控制电动机转动的控制电路；其特征在于，所述控制系统进一步包括固定连接在主螺旋轴上部的水平杆以及上端与桨叶刚性部分固定连接且下端与水平杆固定连接的的竖直变形拉杆。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述位置传感模块用于检测所述竖直变形拉杆的相位信号，然后将所述信号发送给控制电路，后者通过控制电动机的输出功率变化，从而实现航模的飞行姿态。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述相位包括第一相位、第二相位、第三相位和第四相位，分别对应于前飞、左飞、后飞和右飞。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述位置传感模块进一步包括光电码盘和光电传感器。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述光电码盘包括内圈和外圈；其中，内圈用于确定0相位；外圈包括用于确定第一相位、第二相位、第三相位和第四相位的四个小圈。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述光电传感器通过检测内外圈孔的通与不通，得到所述竖直变形拉杆的相位信号。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述电动机带动所述减速齿轮副、主螺旋轴和水平杆一起运动，使所述竖直变形拉杆的上端变形，从而带动旋翼在其长度方向上转动。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述旋翼桨叶转动角度的变化值与所述电动机的输出功率变化值成正比。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述电动机的输出功率为脉冲变化。
根据本发明所述的控制系统，其特征在于，所述电动机的输出功率脉冲变化的周期为10-20毫秒。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过使用特定结构的竖直变形拉杆结合脉冲变化的电动机功率变化，实现了对航模旋翼的控制目的。该控制系统中旋翼的转动角度与电动机的输出功率变化成正比。根据本发明的航模控制系统结构简单、重量较轻、加工方便；同时能够较好地实现航模前后左右飞行的状态。
附图说明
图1为根据本发明一个优选实施方式的航模控制系统示意图（其中，1-旋翼；2-第一桨叶；3-第二桨叶；4-主螺旋轴；5-位置传感模块；6-减速齿轮副；7-电动机；8-控制电路；9-水平杆；10-竖直变形拉杆）；
图2为根据本发明一个优选实施方式的位置传感模块示意图（其中，11-光电码盘；12-光电传感器；13-轴孔；14-内圈；15-外圈）。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本发明，并能够实施本发明。在不违背本发明原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施方式中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
如图1所示，依照本发明优选实施例构成的一种航模的控制系统，包括航模旋翼1、无铰式连接在旋翼上的第一桨叶2和第二桨叶3、与旋翼中心通过套接轴连接的主螺旋轴4、设置在主螺旋轴上的位置传感模块5、设置于主螺旋轴下端并与其铰接的减速齿轮副6、与减速齿轮副啮合的电动机7以及接收位置传感模块的信号并且将其转化为电信号控制电动机转动的控制电路8；所述控制系统进一步包括固定连接在主螺旋轴上部的水平杆9以及上端与桨叶刚性部分固定连接且下端与水平杆固定连接的的竖直变形拉杆10。
在一个实施方式中，桨叶2和3的长度各自为15厘米，桨叶2和3宽度为1.5厘米；主螺旋轴4的长度为8厘米，桨叶2和3的有效迎角为8度；竖直变形拉杆10的尺寸为长3厘米×宽1.5厘米×高5厘米；其中，长为沿着水平杆方向上的长度，高为与主螺旋轴平行方向上的长度，宽为垂直于水平杆方向上的长度；而且，竖直变形拉杆10的弹性模量为3.3吉帕；电动机7到主螺旋轴4的传动比为1:3.6。
在此基础上，根据BEM公式计算出，当旋翼1转动角度的变化值为1度时，电动机7的输出功率的变化值为1.1瓦。二者成正比。
进一步地，所述桨叶2和3刚性部分为桨毂。所述桨毂中心设置一个向下突出的轴突；所述桨毂的中心轴孔为椭圆形轴孔，使得所述桨毂可以带动旋翼在其长度方向上转动。
有利地，所述竖直变形拉杆与桨毂固定连接。
进一步地，所述减速齿轮副包括相互啮合的大小齿轮各一组。
进一步地，所述位置传感模块5用于检测所述竖直变形拉杆10的相位信号，然后将所述信号发送给控制电路8，后者通过控制电动机7的输出功率变化，从而实现航模的飞行姿态。
进一步地，所述相位包括第一相位、第二相位、第三相位和第四相位，分别对应于前飞、左飞、后飞和右飞。
在一个具体的实施方式中，如图2所示，所述位置传感模块进一步包括光电码盘11和光电传感器12。所述光电码盘包括内圈14和外圈15；其中，内圈用于确定0相位；外圈包括用于确定第一相位、第二相位、第三相位和第四相位的四个小圈。
进一步地，所述光电传感器12通过检测内外圈孔的通与不通，得到所述竖直变形拉杆10的相位信号。
当光电传感器检测到所述竖直变形拉杆10的相位信号处于第一相位时，也就是说，所述竖直变形拉杆处于航模的后方位置时，所述光电传感器12发出电动机7输出功率瞬间增大的信号。这时，所述电动机7带动所述减速齿轮副6、所述主螺旋轴4和所述水平杆9一起运动，使所述竖直变形拉杆10的上端变形，从而带动旋翼1在其长度方向上转动。
其中，所述竖直变形拉杆10与所述旋翼1连接处的角度变化与旋翼桨叶2和3转动角度的变化值大小相同。这时，第一桨叶2和第二桨叶3的迎角不同，前者大于后者，根据BEM公式计算出，二者产生的升力之和会产生一个使航模前倾的分力，从而使航模向前运动，实现航模的向前飞行状态。
相应地，当所述竖直变形拉杆10的相位信号处于第二相位、第三相位和第四相位时，所述光电传感器12同样发出电动机输出功率瞬间增大的信号。这时，所述电动机7带动所述减速齿轮副6、所述主螺旋轴4和所述水平杆9一起运动，使所述竖直变形拉杆的上端变形，从而带动旋翼在其长度方向上转动。这时，第一桨叶和第二桨叶产生的升力之和分别会产生一个使航模左倾、后倾和右倾的分力，从而使航模向左、后、右运动，实现航模的向后飞行和左右侧飞状态。
进一步地，根据本发明的航模的控制系统，当满足如下条件时：桨叶2和3的长度各自为15厘米，桨叶2和3宽度为1.5厘米；主螺旋轴4的长度为8厘米，桨叶2和3的有效迎角为8度；竖直变形拉杆10的尺寸为长3厘米×宽1.5厘米×高5厘米；其中，长为沿着水平杆方向上的长度，高为与主螺旋轴平行方向上的长度，宽为垂直于水平杆方向上的长度；而且，竖直变形拉杆10的弹性模量为3.3吉帕；电动机7到主螺旋轴4的传动比为1:3.6。进一步地，当航模的质量为1千克时，航模所获得的加速度为0.68牛/秒2。
在本发明的航模的控制系统中，电动机7的输出功率为脉冲变化。
有利地，所述电动机7的输出功率脉冲变化的周期为10-20毫米。
在一个具体的实施方式中，所述电动机7的输出功率脉冲变化的周期为15毫米。
与现有技术相比，本发明通过使用特定结构的竖直变形拉杆结合脉冲变化的电动机功率变化，实现了对航模旋翼的控制目的。该控制系统中旋翼的转动角度与电动机的输出功率变化成正比。根据本发明的航模控制系统结构简单、重量较轻、加工方便；同时能够较好地实现航模前后左右飞行的状态。
尽管在上文中参考特定的实施例对本发明进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本发明公开的原理和范围内，可以针对本发明公开的配置和细节做出许多修改。本发明的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。
Claims (10)
1.一种航模的控制系统，包括航模旋翼、无铰式连接在旋翼上的第一桨叶和第二桨叶、与旋翼中心通过套接轴连接的主螺旋轴、设置在主螺旋轴上的位置传感模块、设置于主螺旋轴下端并与其铰接的减速齿轮副、与减速齿轮副啮合的电动机以及接收位置传感模块的信号并且将其转化为电信号控制电动机转动的控制电路；其特征在于，所述控制系统进一步包括固定连接在主螺旋轴上部的水平杆以及上端与桨叶刚性部分固定连接且下端与水平杆固定连接的的竖直变形拉杆。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述位置传感模块用于检测所述竖直变形拉杆的相位信号，然后将所述信号发送给控制电路，后者通过控制电动机的输出功率变化，从而实现航模的飞行姿态。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述相位包括第一相位、第二相位、第三相位和第四相位，分别对应于前飞、左飞、后飞和右飞。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述位置传感模块进一步包括光电码盘和光电传感器。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述光电码盘包括内圈和外圈；其中，内圈用于确定0相位；外圈包括用于确定第一相位、第二相位、第三相位和第四相位的四个小圈。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述光电传感器通过检测内外圈孔的通与不通，得到所述竖直变形拉杆的相位信号。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电动机带动所述减速齿轮副、主螺旋轴和水平杆一起运动，使所述竖直变形拉杆的上端变形，从而带动旋翼在其长度方向上转动。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述旋翼桨叶转动角度的变化值与所述电动机的输出功率变化值成正比。
9.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电动机的输出功率为脉冲变化。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述电动机的输出功率脉冲变化的周期为10-20毫秒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810809735.7A CN109085844A (zh) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | 一种航模的控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810809735.7A CN109085844A (zh) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | 一种航模的控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109085844A true CN109085844A (zh) | 2018-12-25 |
Family
ID=64838472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810809735.7A Pending CN109085844A (zh) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | 一种航模的控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109085844A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101368817A (zh) * | 2008-10-13 | 2009-02-18 | 上海大学 | 微型旋翼飞行器变距机构中弹性连杆变形量的动态测量方法及系统 |
| CN202654713U (zh) * | 2012-07-10 | 2013-01-09 | 罗之洪 | 一种利用手机wifi信号控制航模直升机的控制系统 |
| CN203012513U (zh) * | 2013-01-05 | 2013-06-19 | 滨州学院 | 一种无线航模控制系统 |
| CN104973242A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-10-14 | 胡家祺 | 旋翼控制装置及旋翼飞行器 |
| CN105083551A (zh) * | 2015-08-03 | 2015-11-25 | 江苏工程职业技术学院 | 一种可倾转旋翼机及其控制方法 |
| CN106927025A (zh) * | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 青岛天地方圆木业有限公司 | 四旋翼飞行器 |
-
2018
- 2018-07-23 CN CN201810809735.7A patent/CN109085844A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101368817A (zh) * | 2008-10-13 | 2009-02-18 | 上海大学 | 微型旋翼飞行器变距机构中弹性连杆变形量的动态测量方法及系统 |
| CN202654713U (zh) * | 2012-07-10 | 2013-01-09 | 罗之洪 | 一种利用手机wifi信号控制航模直升机的控制系统 |
| CN203012513U (zh) * | 2013-01-05 | 2013-06-19 | 滨州学院 | 一种无线航模控制系统 |
| CN104973242A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-10-14 | 胡家祺 | 旋翼控制装置及旋翼飞行器 |
| CN105083551A (zh) * | 2015-08-03 | 2015-11-25 | 江苏工程职业技术学院 | 一种可倾转旋翼机及其控制方法 |
| CN106927025A (zh) * | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 青岛天地方圆木业有限公司 | 四旋翼飞行器 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 周焱 等: "《非对称变距控制特性的动态测试研究》", 《机械与电子》 * |
| 王永虎: "《直升机飞行原理》", 31 July 2017 * |
| 谢少荣 等: "《新型非对称变距结构及其力学分析》", 《机械设计与研究》 * |
| 邢兰兴: "《微型旋翼飞行器非对称变距机理分析与实验研究》", 《万方》 * |
| 郝山波 等: "《微型旋翼直升机非对称变距系统的力学分析》", 《机械与电子》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2020233608A1 (zh) | 仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器 | |
| CN108438220B (zh) | 一种多自由度仿蜻蜓扑翼飞行器及其控制方法 | |
| US9889925B2 (en) | Single blade propeller with variable pitch | |
| CN204323687U (zh) | 一种四翼扑翼微型飞行器 | |
| CN202358300U (zh) | 变桨距三轴飞行器 | |
| CN202054140U (zh) | 无人飞行器机翼变后掠蜗杆传动机构 | |
| CN102285450A (zh) | 变桨距三轴飞行器 | |
| CN107117300A (zh) | 基于共轴多旋翼姿态调整的无人飞行器 | |
| CN105667780A (zh) | 多旋翼飞行器 | |
| Chen et al. | Aerodynamic performance of a flyable flapping wing rotor with passive pitching angle variation | |
| CN105292468A (zh) | 多旋翼无人飞行器 | |
| CN205098473U (zh) | 多旋翼无人飞行器 | |
| CN105173076B (zh) | 一种垂直起降无人机 | |
| CN106741904A (zh) | 一种复合无人飞行器 | |
| CN109085844A (zh) | 一种航模的控制系统 | |
| CN207466966U (zh) | 一种油动变距四旋翼无人机 | |
| CN107757904A (zh) | 一种油动变距四旋翼无人机 | |
| CN107284165A (zh) | 一种共轴双旋翼陆空两用飞行器 | |
| CN210116641U (zh) | 一种仿蜻蜓四翼微型扑翼飞行器 | |
| CN202682789U (zh) | 一种航模直升机 | |
| CN109250095A (zh) | 一种垂直起降固定翼飞机 | |
| CN110510118A (zh) | 一种双电机驱动仿生蜻蜓机器人 | |
| CN206871352U (zh) | 具有小旋翼的混合动力无人机 | |
| CN106585981B (zh) | 一种仿蜻蜓双翅微型扑翼飞行器 | |
| CN205524965U (zh) | 多旋翼飞行器 |
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 |