CN111959767B - 一种多旋翼飞行器用翼展控制系统和多旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多旋翼飞行器用翼展控制系统和多旋翼飞行器，所述多旋翼飞行器用翼展控制系统包括：识别模块，用于识别停机位机坪上的方向性标识；一控制模块与识别模块电性连接，通过方向性标识确定飞行器的停机方向，以及所述控制模块还与各桨叶用伺服电机电性连接，以确定停机时各桨叶的扭转角度；本多旋翼飞行器用翼展控制系统通过识别模块识别停机位机坪上的方向性标识，结合控制模块控制飞行器的停机朝向，再根据飞行器的停机朝向控制飞行器停机时各桨叶的扭转角度，实现以最大程度上减小飞行器最大翼展，从而在不改变飞行器和停机位边界的物理尺寸的前提下，避免了飞行器各桨叶与停机位边界的冲突情况。

Description

一种多旋翼飞行器用翼展控制系统和多旋翼飞行器

技术领域

本发明属于飞行器飞行技术领域，具体涉及一种多旋翼飞行器用翼展控制系统和多旋翼飞行器。

背景技术

近年来，无人机的应用需求处于爆发式增长阶段，实际的应用场景对无人机的方方面面都提出了一定的要求。对于一些控制多旋翼无人机在一定的封闭空间内自动起飞着陆的装置来说，为了避免无人机旋翼接近封闭空间边界而导致安全事故的状况，往往对多旋翼无人机的最大翼展在尺寸上有边界要求。

停机位不够大的情况下，无人机桨叶长度的最大翼展与停机位区域边界容易发送冲突，冲突情况示意如图2所示（图中圆形底纹区域表示无人机桨叶的旋转区域），显然可以看出，无人机桨叶的旋转区域超出了无人机停机位的停机边界10。因此，在无人机实际的起飞和着陆过程中，可能出现桨叶与停机位边界发生刮碰的情况，从而导致无人机或停机位装置损坏，从而影响无人机自动起飞着陆系统的可靠安全运行。

一般情况下，在遇到无人机最大翼展与停机位边界尺寸发生冲突时，能够采取的方法往往是减小无人机的尺寸或者是扩展停机位的边界。

发明内容

本发明的目的是提供一种多旋翼飞行器用翼展控制系统和多旋翼飞行器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多旋翼飞行器用翼展控制系统，包括：识别模块，用于识别停机位机坪上的方向性标识；一控制模块与识别模块电性连接，通过方向性标识确定飞行器的停机方向，以及所述控制模块还与各桨叶用伺服电机电性连接，以确定停机时各桨叶的扭转角度。

进一步，所述控制模块通过方向性标识控制飞行器以固定的朝向停机。

进一步，所述控制模块确定停机时各桨叶的扭转角度，即

所述控制模块比对各桨叶对应的假定最佳扭转角度所在的位置与相应的伺服电机所合成的空间电压矢量的重合情况，确定各桨叶的最终扭转角度。

进一步，所述最佳扭转角度为各桨叶处于最收拢状态时的扭转角度。

进一步，所述控制模块适于在桨叶对应的假定最佳扭转角度所在的位置与相应的伺服电机所合成的空间电压矢量出现重合时，将相应伺服电机的电压变换器的各开关状态固定为相应值，以确定桨叶对应最佳扭转角度；否则将相应伺服电机的电压变换器的各开关状态设置在使桨叶尽可能收拢的相应值。

又一方面，本发明还提供了一种多旋翼飞行器，包括：用于控制各桨叶用伺服电机的如前所述的多旋翼无人机用翼展控制系统。

本发明的有益效果是，本发明的多旋翼飞行器用翼展控制系统通过识别模块识别停机位机坪上的方向性标识，结合控制模块控制飞行器的停机朝向，再根据飞行器的停机朝向控制飞行器各桨叶的扭转角度，实现以最大程度上减小飞行器最大翼展，从而在不改变飞行器和停机位边界的物理尺寸的前提下，避免了飞行器各桨叶与停机位边界的冲突情况。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分结构从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更浅显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的多旋翼飞行器的翼展控制系统的原理框图；

图2是飞行器最大翼展与停机边界冲突情况的示意图；

图3是本发明的多旋翼飞行器的翼展控制系统的各桨叶处于最佳扭转角度的示意图；

图4是本发明的多旋翼飞行器的翼展控制系统的三相无刷直流电机的控制电路拓扑图；

图5是本发明的多旋翼飞行器的翼展控制系统的三相无刷直流电机能够合成的空间电压矢量图；

图6是本发明的多旋翼飞行器的翼展控制系统的各桨叶对应最佳扭转角度所在的位置与相应的伺服电机所合成的空间电压矢量的重合情况图；

图7是本发明的多旋翼飞行器的翼展控制系统的各桨叶最终的收拢状态示意图。

图中：

桨叶1、桨叶2、桨叶3、桨叶4、桨叶5、桨叶6；

停机边界10、悬臂20、方向性标识30。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图3所示，本实施例1提供了一种多旋翼飞行器的翼展控制系统，包括：识别模块，用于识别停机位机坪上的方向性标识30；一控制模块与识别模块电性连接，通过方向性标识30确定飞行器的停机方向，以及所述控制模块还与各桨叶用伺服电机电性连接，以确定停机时各桨叶的扭转角度。

具体的，所述识别模块例如但不限于为搭载在飞行器上的光电吊舱，通过光电吊舱对机坪上的方向性标识30进行识别，从而通过控制模块控制飞行器每次以固定的方向角度降落在停机位机坪上；在确定了飞行器降落时的朝向之后，所述控制模块控制各伺服电机确定停机时各桨叶的扭转角度。

在实施例中，所述控制模块通过方向性标识30控制飞行器以固定的朝向停机。

在实施例中，所述控制模块确定停机时各桨叶的扭转角度，即所述控制模块比对各桨叶对应的假定最佳扭转角度所在的位置与相应的伺服电机所合成的空间电压矢量的重合情况，确定停机时各桨叶的最终扭转角度。

具体的，确定了飞行器停机时的朝向之后，给飞行器的各个桨叶进行编号标记，并假定各桨叶处于最收拢状态时的扭转角度为各桨叶的最佳扭转角度。

具体的，本实施例以六个桨叶为例说明，则如图3所示，桨叶1、桨叶3、桨叶4和桨叶6的最佳扭转角度为水平角度；桨叶2和桨叶5的最佳扭转角度为竖直角度。

在本实施例中，所述控制模块适于在桨叶对应的假定最佳扭转角度所在的位置与相应的伺服电机所合成的空间电压矢量出现重合时，将相应伺服电机的电压变换器的各开关状态固定为相应值，以确定桨叶对应最佳扭转角度；否则

将相应伺服电机的电压变换器的各开关状态设置在使桨叶尽可能收拢的相应值。

具体的，本实施例的伺服电机以三相无刷直流电机为例说明，三相无刷直流电机的控制电路拓扑图如图4所示，根据三相无刷直流电机的控制电路拓扑能够合成的空间电压矢量如图5所示，其中各个电压矢量箭头处的标识数字表示的是A相、B相、C相三相桥臂的开关状态。

具体的，以各桨叶对应悬臂20的方向即为其伺服电机A相绕组的轴线方向（以逆时针为正方向），则如图6所示，当各桨叶均处于最佳扭转角度时，比对各桨叶对应最佳扭转角度所在的位置与相应的伺服电机所合成的空间电压矢量的重合情况，可以看出桨叶1、桨叶3、桨叶4和桨叶6四个桨叶的最佳位置能够与所合成的空间电压矢量重合，通过将电压变换器的各开关状态限制在相应值即可将桨叶1、桨叶3、桨叶4和桨叶6四个桨叶扭转到最佳位置；而桨叶2和桨叶5两个桨叶的最佳位置没有与所合成的空间电压矢量重合，因此只能通过将电压变换器的各开关状态调整到相应值使桨叶2和桨叶5两个桨叶扭转到尽可能收拢的位置。

具体的，如图7所示，在飞行器按固定朝向降落在停机位机坪上后，所述控制模块给各桨叶对应的伺服电机施加对应的开关状态，即可控制各桨叶处于尽可能收拢的状态。

综上所述，本多旋翼飞行器用翼展控制系统通过识别模块识别停机位机坪上的方向性标识，结合控制模块控制飞行器的停机朝向，再根据飞行器的停机朝向控制飞行器停机时各桨叶的扭转角度，实现以最大程度上减小飞行器最大翼展，从而在不改变飞行器和停机位边界的物理尺寸的前提下，避免了飞行器各桨叶与停机位边界的冲突情况。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2还提供了一种多旋翼飞行器，包括：用于控制各桨叶用伺服电机的如实施例1所述的多旋翼无人机用翼展控制系统。

具体的，多旋翼无人机用翼展控制系统的具体结构和工作原理参见实施例1中的描述，此处不作赘述。

综上所述，本多旋翼飞行器用翼展控制系统通过识别模块识别停机位机坪上的方向性标识，结合控制模块控制飞行器的停机朝向，再根据飞行器的停机朝向控制飞行器停机时各桨叶的扭转角度，实现以最大程度上减小飞行器最大翼展，从而在不改变飞行器和停机位边界的物理尺寸的前提下，避免了飞行器各桨叶与停机位边界的冲突情况。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种多旋翼飞行器用翼展控制系统，其特征在于，包括：

识别模块，用于识别停机位机坪上的方向性标识；

一控制模块与识别模块电性连接，通过方向性标识确定飞行器的停机方向，以及

所述控制模块还与各桨叶用伺服电机电性连接，以确定停机时各桨叶的扭转角度；

所述控制模块通过方向性标识控制飞行器以固定的朝向停机；

所述控制模块确定停机时各桨叶的扭转角度，即

所述控制模块比对各桨叶对应的假定最佳扭转角度所在的位置与相应的伺服电机所合成的空间电压矢量的重合情况，确定各桨叶的最终扭转角度。

2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器用翼展控制系统，其特征在于，

所述最佳扭转角度为各桨叶处于最收拢状态时的扭转角度。

3.根据权利要求2所述的多旋翼飞行器用翼展控制系统，其特征在于，

所述控制模块适于在桨叶对应的假定最佳扭转角度所在的位置与相应的伺服电机所合成的空间电压矢量出现重合时，将相应伺服电机的电压变换器的各开关状态固定为相应值，以确定桨叶对应最佳扭转角度；否则

将相应伺服电机的电压变换器的各开关状态设置在使桨叶尽可能收拢的相应值。

4.一种多旋翼飞行器，其特征在于，包括：用于控制各桨叶用伺服电机的如权利要求1-3任一项所述的多旋翼飞行器用翼展控制系统。