CN204250381U - 一种无人直升机增稳设备pid参数地面调试台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人直升机增稳设备PID参数地面调试台，调试台包括：无人直升机安装盘、数据采集模块、支撑杆和底座；当起落架较短时，在无人直升机安装盘和支撑杆之间设置单独的数据采集模块安装盘。支撑杆与无人直升机安装盘/数据采集模块安装盘之间采用万向转动机构连接，并设置可移除的卡箍，用于在拆卸无人直升机时保持安装盘处于水平位置。该调试台用于解决现有的无人直升机增稳设备PID参数调试方式对操控人员操控技术要求较高，调试过程安全性较低，以及调试结果的精确程度难以保证的问题。该调试台具备结构简单、使用方便、便于拆装存储和携行等优点。

Description

一种无人直升机增稳设备PID参数地面调试台

技术领域

本实用新型属于无人直升机的地面调试工具，具体是涉及一种无人直升机的地面调试台，该调试台尤其适用于载有自动驾驶仪或陀螺仪等增稳设备的无人直升机进行PID参数调试。

背景技术

无论是民用领域还是军用领域，无人直升机的应用日益广泛。为保证飞行时的安全性和稳定性，多数无人直升机载有自动驾驶仪或陀螺仪等增稳设备。当无人直升机新装或更换增稳设备，需要调整无人直升机各通道的PID参数，由于多数增稳设备尚不具备自动调整功能，因此通常需要至少两名具有熟练技术的操控人员通过手动方式进行调整。一般来讲PID参数调整时，第一名操控员操控无人直升机，观察无人直升机在空中的姿态，并将相应信息反馈给第二名操控员；第二名操控员根据反馈的信息，修改PID参数，并通过软件将新的PID参数发送至增稳设备；如此多次反复，直至将PID参数调整满足要求。

现有调试中没有专用的地面调试设备，在调试中主要存在三方面的问题：一是对操控员的操控技术要求比较高，手动调整PID参数是一个反复的过程，当增稳设备接收到新的PID参数后，其稳定性能不一定立刻得到提升，反而有可能有所下降，这给操控员的操控技术带来挑战，它需要操控员具有高超的操纵技术，能够应对各种突发情况，保证无人直升机不发生坠毁；二是调试过程危险性比较大，未经调试的无人直升机通常会产生振动，振动程度过大时，无人直升机会“四处乱窜”，即使操控技术熟练的操控员也无法让旋翼立刻停止转动。高速旋转的旋翼对周围的物体或人员具有较强的毁害能力；三是直升机调试过程中，飞行性能是否稳定主要依靠操控员的肉眼观测，视觉误差较大，一些微小的振动很难发现，因此难以保证调试结果的精确程度。

因此，需要发明一种无人直升机的地面调试台，将无人直升机的运动限定在一定区域之内，这样可以降低调试过程对操控员操控技术的依赖程度，提高调试过程的安全性；此外，在调试台上安装数据采集模块，还可以提高调试结果的精确程度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种无人直升机地面调试台，解决现有的无人直升机增稳设备PID参数调试方式和方法对操控人员操控技术要求较高，调试过程安全性较低，以及调试结果的精确程度难以保证的问题。

本实用新型提出的无人直升机地面调试台包括：无人直升机安装盘、数据采集模块、支撑杆和底座。无人直升机安装盘，用于安装和固定待调试的无人直升机；数据采集模块，用于采集无人直升机的姿态信息，并实时传送给地面操纵人员，供其精确分析判断无人直升机的飞行状态。

数据采集模块安装在无人直升机安装盘的上表面；支撑杆上端与无人直升机安装盘之间，通过万向转动机构进行连接；支撑杆下端与底座之间，采用可拆卸连接，在无人直升机地面调试台不使用时，可将支撑杆与底座拆开，便于存储和运输；为了避免数据采集模块的质量和安装位置对调试结果产生较大影响，数据采集模块的安装中心与无人直升机安装盘的中心重合。

由于数据采集模块具有一定体积，当无人直升机的起落架较短时，无法将数据采集模块安装在起落架下方的无人直升机安装盘的中心位置，为了保证调试的结果，在前述无人直升机地面调试台的结构上，增加数据采集模块安装盘，其安装在无人直升机安装盘和支撑杆之间；为了保证数据采集的精度，数据采集模块安装盘和无人直升机安装盘同心平行安装，之间采用螺栓、双头螺柱等可拆卸的连接方式；数据采集模块安装在数据采集模块安装盘的上表面；支撑杆上端与数据采集模块安装盘之间，通过万向转动机构球头轴承和轴承座进行连接；数据采集模块的安装中心与数据采集模块安装盘的中心重合。

数据采集模块由自动驾驶仪和数传收发天线组成。

无人直升机安装盘的尺寸大于无人直升机起落架滑橇的长度，其目的是为了使无人直升机可以可靠地安装固定在无人直升机安装盘上。

支撑杆的长度大于无人直升机的桨叶展长，其目的是为了防止在无人直升机增稳设备PID参数调试过程中，由于无人直升机姿态不稳，发生无人直升机桨叶触地的现象。

底座的重量大于无人直升机的最大有效载荷，其目的是为了防止在无人直升机增稳设备PID参数调试过程中，无人直升机发生“四处乱窜”的现象，以致于发生无人直升机打伤人和物的危险。

为了便于从无人直升机安装盘上拆卸和安装待调试的无人直升机，应在无人直升机的拆装时，使无人直升机安装盘保持水平。通过在万向转动机构处设置可移除的卡箍，可以实现这一目的。安装前，先将卡箍放置在万向转动机构的位置处，使无人直升机安装盘保持水平；调试中，需要将卡箍从万向转动机构的位置处移除，使无人直升机可带动无人直升机安装盘绕万向转动机构自由的转动；调试后，拆卸无人直升机之前，将卡箍再次放置在万向转动机构的位置处，使无人直升机安装盘保持水平。

采用本实用新型提出的技术方案，可达到以下有益效果：使用本实用新型提出的无人直升机地面调试台对无人直升机增稳设备进行PID参数调试时，可大幅度降低对操控人员操控技术的要求，保证调试过程中人和物的安全，PID参数的调试次数减少、调试时间缩短、调试工作效率大幅度提高；另外，无人直升机地面调试台中多处采用可拆卸的连接方式，便于在不使用的时候将调试台拆卸，减少存储空间，方便运输。

附图说明

图1为无人直升机地面调试台结构示意图；

图2为无人直升机安装盘绕万向转动机构转动示意图；

图3为C型卡箍结构示意图；

图4为在万向转动机构处安装卡箍示意图；

图5为带数据采集模块安装盘的无人直升机地面调试台结构示意图；

图6为利用无人直升机地面调试台调试无人直升机增稳设备PID参数的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1至附图6，具体介绍本实用新型的具体实施方式。

实施例1：

对于一般的无人直升机（除非无人直升机的起落架较短，起落架下无法安装数据采集模块），可采用如图1所示的无人直升机地面调试台结构。

该无人直升机地面调试台，包括：无人直升机安装盘1、数据采集模块2、支撑杆4和底座5。

数据采集模块2通过螺栓安装在无人直升机安装盘1的上表面，数据采集模块2和无人直升机安装盘1之间安装有减振垫，并且数据采集模块2的安装中心与无人直升机安装盘1的中心重合；支撑杆4上端与无人直升机安装盘1之间，通过球头轴承和轴承座进行连接，无人直升机安装盘1可绕球头轴承和轴承座自由的转动，包括俯仰、偏航和滚转，以及其耦合运动，如图2所示；支撑杆4下端与底座5之间，采用螺纹连接，此处的连接也可采用其它的可拆卸连接方式。

数据采集模块2由商用的自动驾驶仪和数传收发天线组成，本实施例中具体采用APM 2.5自动驾驶仪和3DR Radio数传收发天线。

本实施例中，无人直升机安装盘1的形状为圆形，其直径大于无人直升机起落架滑橇的长度；支撑杆4的长度大于无人直升机的桨叶展长；底座5的重量大于无人直升机的最大有效载荷。

球头轴承和轴承座的位置设置可移除的卡箍，卡箍的形状为C型，为了便于从球头轴承和轴承座的位置取放，在卡箍开口处相对位置的外侧设置把持部，如图3所示。当卡箍安装后，球头轴承不能绕轴承座转动，此时无人直升机安装盘1保持水平状态，如图4所示；当卡箍移除后，球头轴承可绕轴承座自由转动。

实施例2：

本实施例的结构是在将实施例1中提及的无人直升机地面调试台结构中的球头轴承和轴承座更换为万向节。除此之外，支撑杆上端与无人直升机安装盘之间的连接，还可以通过其它形式的万向转动机构进行连接，只要该万向转动机构能使无人直升机安装盘1绕万向转动机构自由的转动，包括俯仰、偏航和滚转，以及其耦合运动即可。

实施例3：

本实施例提及的无人直升机地面调试台结构，主要用于起落架较短（无法在起落架下安装数据采集模块）的无人直升机的调试，其结构如图5所示。

本实施例的结构是在实施例1中提及的无人直升机地面调试台结构的基础上，增加数据采集模块安装盘3，数据采集模块安装盘3和无人直升机安装盘1同心平行安装，之间采用双头螺柱进行安装，也可采用诸如螺栓等其它的可拆卸的连接方式；数据采集模块2不再安装在无人直升机安装盘1的上表面，而是安装在数据采集模块安装盘3的上表面，而且数据采集模块2的安装中心与数据采集模块安装盘3的中心重合；支撑杆4上端与数据采集模块安装盘3之间，通过球头轴承和轴承座进行连接，也可通过万向节等其它形式的万向转动机构进行连接。

为了更清楚地介绍无人直升机地面调试台的组成、各部件的连接关系及其使用，下面介绍一下使用该调试台对无人直升机增稳设备进行PID参数调试的方法。

调试的方法如图6所示，包括以下步骤：

S1. 将卡箍放置在万向转动机构的位置，使无人直升机安装盘1保持水平；

S2. 将待调试的无人直升机安装并固定在无人直升机安装盘1上，可通过绑带和设置在无人直升机安装盘1上的安装孔将待调试的无人直升机安装固定；

S3. 开启数据采集模块2电源开关，使其与地面控制站进行通讯；数据采集模块与地面控制站可以无线或有线的方式进行通讯，通常使用无线通讯方式；

S4. 通过无人直升机遥控器将待调试的无人直升机的增稳设备调整为“增稳开”的模式；

S5. 将无人直升机遥控器的俯仰、偏航和滚转通道置为“中立”位置，控制油门通道固定在某一位置，使待调试的无人直升机产生升力，并将卡箍从万向转动机构的位置移除；

S6. 等待一定时间后，如30秒后，此时通过地面控制站的飞行姿态软件（本实施例中使用的是MissionPlanner软件中的飞行姿态模块）查看待调试的无人直升机姿态，如果保持稳定状态（软件界面中的俯仰角、偏航角和滚转角的指示为0，并且抖动不明显），则进入步骤S8；如果不能保持稳定，则进入步骤S7；

S7. 通过飞行姿态软件（本实施例中使用的是MissionPlanner软件中的飞行姿态模块）查看俯仰、偏航和滚转的不稳定程度，确定各通道PID参数的调整量，并通过PID参数调整软件对各通道的PID参数进行在线调整，调整后再次进入步骤S6；

S8. 控制油门通道归零，关闭数据采集模块电源开关；

S9. 将卡箍再次放置在万向转动机构的位置，使无人直升机安装盘保持水平；

S10. 将调试后的无人直升机，从无人直升机安装盘上拆下，完成调试。

Claims (9)

1. 一种无人直升机增稳设备PID参数地面调试台，其特征在于，包括：

无人直升机安装盘（1）；

数据采集模块（2），用于采集无人直升机的姿态信息，并实时传送给地面操纵人员，分析判断无人直升机的飞行状态；

支撑杆（4）；

底座（5）；

数据采集模块（2）安装在无人直升机安装盘（1）的上表面；支撑杆（4）上端与无人直升机安装盘（1）之间，通过万向转动机构进行连接；支撑杆（4）下端与底座（5）之间，采用可拆卸连接。

2. 如权利要求1所述的地面调试台，其特征在于，数据采集模块（2）的安装中心与无人直升机安装盘（1）的中心重合。

3. 如权利要求1所述的地面调试台，其特征在于，在无人直升机安装盘（1）和支撑杆（4）之间安装数据采集模块安装盘（3），数据采集模块安装盘（3）和无人直升机安装盘（1）同心平行安装，之间采用可拆卸连接；数据采集模块（2）安装在数据采集模块安装盘（3）的上表面；支撑杆（4）上端与数据采集模块安装盘（3）之间，通过万向转动机构进行连接。

4. 如权利要求3所述的地面调试台，其特征在于，数据采集模块（2）的安装中心与数据采集模块安装盘（3）的中心重合。

5. 如权利要求1至4任一权利要求所述的地面调试台，其特征在于，数据采集模块（2）由自动驾驶仪和数传收发天线组成。

6. 如权利要求1至4任一权利要求所述的地面调试台，其特征在于，无人直升机安装盘（1）的尺寸大于无人直升机起落架滑橇的长度。

7. 如权利要求1至4任一权利要求所述的地面调试台，其特征在于，支撑杆（4）的长度大于无人直升机的桨叶展长。

8. 如权利要求1至4任一权利要求所述的地面调试台，其特征在于，底座（5）的重量大于无人直升机的最大有效载荷。

9. 如权利要求1至4任一权利要求所述的地面调试台，其特征在于，万向转动机构处设置可移除的卡箍。