CN112572772B - 无人机飞行过程自动增稳系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出无人机飞行过程自动增稳系统，所述增稳系统包括与无人机飞控模块相连的陀螺仪，还包括可通过移动位置来使无人机飞行姿态达到平衡的负载P；所述负载P的移动由增稳驱动装置驱动，当飞控模块经陀螺仪监测到无人机飞行姿态的变化存在使无人机失稳的风险时，增稳驱动装置激活并驱动负载P移动；本发明可在无人机飞行姿态突变时使无人机的飞行姿态恢复平衡。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其是无人机飞行过程自动增稳系统。
背景技术
无人机在执行飞行任务时，对其飞行的状态要力求平稳，若出现飞行状态不稳定时，极易发生坠机而造成不可估量的损失。
为防止无人机飞行过程的失稳，特发明飞行状态控制系统，以实现无人机的稳定飞行,有效完成相关任务。
发明内容
本发明提出无人机飞行过程自动增稳系统，可在无人机飞行姿态突变时使无人机的飞行姿态恢复平衡。
本发明采用以下技术方案。
无人机飞行过程自动增稳系统，所述增稳系统包括与无人机飞控模块相连的陀螺仪，还包括可通过移动位置来使无人机飞行姿态达到平衡的负载P；所述负载P的移动由增稳驱动装置驱动，当飞控模块经陀螺仪监测到无人机飞行姿态的变化存在使无人机失稳的风险时，增稳驱动装置激活并驱动负载P移动。
所述增稳驱动装置包括由伺服阀A控制的第一液压缸、由伺服阀B控制的第二液压缸；所述第一液压缸的缸杆可驱动伺服阀B阀芯移动以控制伺服阀的工作状态；所述第二液压缸的缸杆可驱动负载P移动来调整无人机重心；
所述陀螺仪与增稳驱动装置的伺服阀A相连。
所述第一液压缸经连杆机构驱动伺服阀B阀芯移动；所述连杆机构还与负载P相连；当第一液压缸驱动伺服阀B阀芯移动并偏离中位，使伺服阀B控制第二液压缸驱动负载P移动后，负载P经连杆机构驱动伺服阀B阀芯向中位移动。
所述陀螺仪以含修正量的电气指令信号S来控制伺服阀A；所述第一液压缸的缸杆与位移传感器T相连，当第一液压缸的缸杆在伺服阀A控制下移动时，其位移量经位移传感器T转为位移反馈信号送至比较放大器，所述比较放大器以电气指令信号S中的修正量与位移反馈信号相比较，当位移量达到修正量时，伺服阀A的阀芯复位，使第一液压缸驱动伺服阀B阀芯移动至复位。
所述连杆机构包括第一直杆（1）、第二直杆（2）、第三直杆（3）和铰接杆（4）；所述铰接杆的两端分别铰接于第一直杆、第二直杆的中段处；所述第二直杆的两端分别铰接于第一液压缸的缸杆、伺服阀B的阀芯处；所述第三直杆的一端铰接于负载P处，另一端与第一直杆的一个端部铰接；所述第一直杆的另一端部铰接固定于外部工件处。
所述第一液压缸的油输入端处设有用于锁闭油路的锁紧装置C，当无人机的飞行姿态突然改变时，所述锁紧装置开启以解锁油路。
所述增稳系统的工作方法包括以下步骤；
步骤A1、当无人机的飞行姿态突然改变时，陀螺仪发出指令信号S使伺服阀A阀芯向左移动，由于锁紧装置C已开启，因此压力油进入第一液压缸左腔，使第一液压缸缸杆右移，驱动第二直杆转动，使伺服阀B阀芯左移，开启相应油路使压力油进入第二液压缸左腔，使第二液压缸缸杆右移并驱动负载P移动，使无人机的飞行姿态逐渐恢复平衡；
步骤A2、在无人机的飞行姿态恢复平衡的过程中，当负载P移动时经第三直杆、第一直杆驱动第二直杆转动，驱动伺服阀B的阀芯复位，当伺服阀B阀芯复位后，负载P停止移动；
步骤A3、在无人机的飞行姿态恢复平衡的过程中，所述陀螺仪对无人机的飞行姿态进行监测，以调整电气指令信号S中的修正量使之逐渐减小，当电气指令信号S中的修正量与第一液压缸缸杆移动形成的位移反馈信号相比较而得的偏差信号为负值时，伺服阀A的阀芯向右移动，使第一液压缸的缸杆、第二液压缸的缸杆均向左移动，直至无人机恢复正常飞行姿态，陀螺仪不再发出电气指令信号S。
当无人机长途飞行时，所述锁紧装置C处于开启状态。
所述负载P为无人机的机翼舵部件，或是可改变无人机重心的部件。
本发明所述增稳系统的安全系数高，对无人飞机制造企业生产具有极强的指导意义。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的示意图；
图中：1－第一直杆；2－第二直杆；3－第三直杆；4－铰接杆；5－位移传感器T；6－锁紧装置C；7－伺服阀A；8－比较放大器；9－第一液压缸；10－伺服阀B；11－负载P；12－第二液压缸。
具体实施方式
如图所示，无人机飞行过程自动增稳系统，所述增稳系统包括与无人机飞控模块相连的陀螺仪，还包括可通过移动位置来使无人机飞行姿态达到平衡的负载P11；所述负载P的移动由增稳驱动装置驱动，当飞控模块经陀螺仪监测到无人机飞行姿态的变化存在使无人机失稳的风险时，增稳驱动装置激活并驱动负载P移动。
所述增稳驱动装置包括由伺服阀A7控制的第一液压缸9、由伺服阀B10控制的第二液压缸12；所述第一液压缸的缸杆可驱动伺服阀B阀芯移动以控制伺服阀的工作状态；所述第二液压缸的缸杆可驱动负载P移动来调整无人机重心；
所述陀螺仪与增稳驱动装置的伺服阀A相连。
所述第一液压缸经连杆机构驱动伺服阀B阀芯移动；所述连杆机构还与负载P相连；当第一液压缸驱动伺服阀B阀芯移动并偏离中位，使伺服阀B控制第二液压缸驱动负载P移动后，负载P经连杆机构驱动伺服阀B阀芯向中位移动。
所述陀螺仪以含修正量的电气指令信号S来控制伺服阀A；所述第一液压缸的缸杆与位移传感器T5相连，当第一液压缸的缸杆在伺服阀A控制下移动时，其位移量经位移传感器T转为位移反馈信号送至比较放大器8，所述比较放大器以电气指令信号S中的修正量与位移反馈信号相比较，当位移量达到修正量时，伺服阀A的阀芯复位，使第一液压缸驱动伺服阀B阀芯移动至复位。
所述连杆机构包括第一直杆1、第二直杆2、第三直杆3和铰接杆4；所述铰接杆的两端分别铰接于第一直杆、第二直杆的中段处；所述第二直杆的两端分别铰接于第一液压缸的缸杆、伺服阀B的阀芯处；所述第三直杆的一端铰接于负载P处，另一端与第一直杆的一个端部铰接；所述第一直杆的另一端部铰接固定于外部工件处。
所述第一液压缸的油输入端处设有用于锁闭油路的锁紧装置C6，当无人机的飞行姿态突然改变时，所述锁紧装置开启以解锁油路。
所述增稳系统的工作方法包括以下步骤；
步骤A1、当无人机的飞行姿态突然改变时，陀螺仪发出指令信号S使伺服阀A阀芯向左移动，由于锁紧装置C已开启，因此压力油进入第一液压缸左腔，使第一液压缸缸杆右移，驱动第二直杆转动，使伺服阀B阀芯左移，开启相应油路使压力油进入第二液压缸左腔，使第二液压缸缸杆右移并驱动负载P移动，使无人机的飞行姿态逐渐恢复平衡；
步骤A2、在无人机的飞行姿态恢复平衡的过程中，当负载P移动时经第三直杆、第一直杆驱动第二直杆转动，驱动伺服阀B的阀芯复位，当伺服阀B阀芯复位后，负载P停止移动；
步骤A3、在无人机的飞行姿态恢复平衡的过程中，所述陀螺仪对无人机的飞行姿态进行监测，以调整电气指令信号S中的修正量使之逐渐减小，当电气指令信号S中的修正量与第一液压缸缸杆移动形成的位移反馈信号相比较而得的偏差信号为负值时，伺服阀A的阀芯向右移动，使第一液压缸的缸杆、第二液压缸的缸杆均向左移动，直至无人机恢复正常飞行姿态，陀螺仪不再发出电气指令信号S。
当无人机长途飞行时，所述锁紧装置C处于开启状态。
所述负载P为无人机的机翼舵部件，或是可改变无人机重心的部件。
实施例：
当无人机的飞行姿态突然改变时，陀螺仪发出指令信号S使伺服阀芯向左移动，由于锁紧装置C已打开（锁紧装置C的打开是由于无人机的飞行姿态突然改变所致），因此压力油进入小液压缸I（第一液压缸）的左腔、使活塞向右移动。因机械输入系统的运动阻力比伺服阀B的阀芯运动阻力大得多，杆2立即绕f点转动，使伺服阀B的阀芯向左移动，压力油进入液压缸II（第二液压缸）左腔，活塞克服负载P向右移动，活塞的机械反馈通过杆3使杆1绕a点转动，杆2绕e点转动，伺服阀B的阀芯向右回复至中位，这时无人机的飞行姿态开始恢复平衡。
接着，小液压缸I活塞的移动通过位移传感器T转化为电量，反馈至放大器与电气指令信号S进行比较，它的偏差信号为零时，伺服阀A的阀芯向右回复至中位。
当飞机姿态渐渐恢复到原来状态时，电气指令信号S中的修正量渐渐减少，与反馈信号比较而得的偏差信号为负值，伺服阀A的阀芯渐渐向右移动，结果缸I与缸II活塞都渐渐向左退回，电气反馈信号的修正量也渐渐减少，当回复至原来状态时，电气指令信号S消失，电气反馈信号的修正量也消失，阀A的阀芯回复到中位，阀B由机械反馈回复至中位，以实现自动增稳。
当缸I与缸II的活塞都回复至原来的平衡位置，无人机回复到正常状态。
Claims (7)
1.无人机飞行过程自动增稳系统，其特征在于：所述增稳系统包括与无人机飞控模块相连的陀螺仪，还包括可通过移动位置来使无人机飞行姿态达到平衡的负载P；所述负载P的移动由增稳驱动装置驱动，当飞控模块经陀螺仪监测到无人机飞行姿态的变化存在使无人机失稳的风险时，增稳驱动装置激活并驱动负载P移动；
所述增稳驱动装置包括由伺服阀A控制的第一液压缸、由伺服阀B控制的第二液压缸；所述第一液压缸的缸杆可驱动伺服阀B阀芯移动以控制伺服阀B的工作状态；所述第二液压缸的缸杆可驱动负载P移动来调整无人机重心；
所述陀螺仪与增稳驱动装置的伺服阀A相连；
所述第一液压缸经连杆机构驱动伺服阀B阀芯移动；所述连杆机构还与负载P相连；当第一液压缸驱动伺服阀B阀芯移动并偏离中位，使伺服阀B控制第二液压缸驱动负载P移动后，负载P经连杆机构驱动伺服阀B阀芯向中位移动。
2.根据权利要求1所述的无人机飞行过程自动增稳系统，其特征在于：所述陀螺仪以含修正量的电气指令信号S来控制伺服阀A；所述第一液压缸的缸杆与位移传感器T相连，当第一液压缸的缸杆在伺服阀A控制下移动时，其位移量经位移传感器T转为位移反馈信号送至比较放大器，所述比较放大器以电气指令信号S中的修正量与位移反馈信号相比较，当位移量达到修正量时，伺服阀A的阀芯复位，使第一液压缸驱动伺服阀B阀芯移动至复位。
3.根据权利要求2所述的无人机飞行过程自动增稳系统，其特征在于：所述连杆机构包括第一直杆（1）、第二直杆（2）、第三直杆（3）和铰接杆（4）；所述铰接杆的两端分别铰接于第一直杆、第二直杆的中段处；所述第二直杆的两端分别铰接于第一液压缸的缸杆、伺服阀B的阀芯处；所述第三直杆的一端铰接于负载P处，另一端与第一直杆的一个端部铰接；所述第一直杆的另一端部铰接固定于外部工件处。
4.根据权利要求3所述的无人机飞行过程自动增稳系统，其特征在于：所述第一液压缸的油输入端处设有用于锁闭油路的锁紧装置C，当无人机的飞行姿态突然改变时，所述锁紧装置开启以解锁油路。
5.根据权利要求4所述的无人机飞行过程自动增稳系统，其特征在于：所述增稳系统的工作方法包括以下步骤；
步骤A1、当无人机的飞行姿态突然改变时，陀螺仪发出指令信号S使伺服阀A阀芯向左移动，由于锁紧装置C已开启，因此压力油进入第一液压缸左腔，使第一液压缸缸杆右移，驱动第二直杆转动，使伺服阀B阀芯左移，开启相应油路使压力油进入第二液压缸左腔，使第二液压缸缸杆右移并驱动负载P移动，使无人机的飞行姿态逐渐恢复平衡；
步骤A2、在无人机的飞行姿态恢复平衡的过程中，当负载P移动时经第三直杆、第一直杆驱动第二直杆转动，驱动伺服阀B的阀芯复位，当伺服阀B阀芯复位后，负载P停止移动；
步骤A3、在无人机的飞行姿态恢复平衡的过程中，所述陀螺仪对无人机的飞行姿态进行监测，以调整电气指令信号S中的修正量使之逐渐减小，当电气指令信号S中的修正量与第一液压缸缸杆移动形成的位移反馈信号相比较而得的偏差信号为负值时，伺服阀A的阀芯向右移动，使第一液压缸的缸杆、第二液压缸的缸杆均向左移动，直至无人机恢复正常飞行姿态，陀螺仪不再发出电气指令信号S。
6.根据权利要求5所述的无人机飞行过程自动增稳系统，其特征在于：当无人机长途飞行时，所述锁紧装置C处于开启状态。
7.根据权利要求1所述的无人机飞行过程自动增稳系统，其特征在于：所述负载P为无人机的机翼舵部件，或是可改变无人机重心的部件。
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