CN209553553U - 纵列式无人机试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人直升机试验装置领域，公开了一种纵列式无人机试验装置，包括双旋翼纵列式无人机、第一轴承和基座，双旋翼纵列式无人机两旋翼间设有连接杆，第一轴承的内圈套设于连接杆，第一轴承的外圈与基座连接。本实用新型提供的纵列式无人机试验装置，双旋翼纵列式无人机两旋翼间的连接杆与第一轴承的内圈固定连接，使双旋翼纵列式无人机可进行滚转运动单自由度姿态控制参数调试试验。本实用新型还进一步提供了双旋翼纵列式无人机俯仰通道、偏航通道以及上下垂直运动的参数调试试验所需的结构。通过本实用新型提供的纵列式无人机试验装置，能够安全、方便地进行双旋翼纵列式无人机的姿态控制参数调试。

Description

纵列式无人机试验装置

技术领域

本实用新型涉及无人直升机试验装置领域，特别是涉及一种纵列式无人机试验装置。

背景技术

双旋翼纵列式无人直升机具有载重量大、悬停效率高以及空间尺寸小等一系列优点，可广泛应用于运输、客运、吊挂、医疗、搜救、反潜及农业植保等众多领域，也越来越受到相关企业和科研院所的重视。但该类机型控制系统的设计也更加复杂，仅通过理论分析和软件仿真并不能验证飞控系统的真实可行性。这不仅是因为飞行器具有易干扰的特点，还因为以当前的研究进展，双旋翼纵列式无人机的动力学模型精度受到限制，一些微小的参数的变化在模型中不能得到很好的描述和体现，还有一些关键性的参数在实际运行中甚至难以获得。因此，大量的手工整定和经验试凑在飞控系统研制的实际调试过程中必不可少。另外，双旋翼纵列式无人机的调试工作存在一定的危险性，需要先进行系留实验。但是，目前还缺乏进行双旋翼纵列式无人机参数调试的相关装置。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种纵列式无人机试验装置，能够安全、方便地进行双旋翼纵列式无人机滚转运动单自由度的姿态控制参数调试试验。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种纵列式无人机试验装置，包括双旋翼纵列式无人机、第一轴承和基座；所述双旋翼纵列式无人机的两旋翼间设有连接杆，所述第一轴承的内圈套设于所述连接杆，所述第一轴承的外圈与所述基座连接。

其中，还包括立柱，所述第一轴承的外圈通过所述立柱与所述基座连接。

其中，还包括第二轴承，所述第二轴承的内圈套设于所述立柱靠近所述基座的一端，所述第二轴承的外圈固定安装于所述基座。

其中，还包括第一滑块，所述立柱上设有滑轨，所述第一滑块滑动安装在所述滑轨上，所述第一轴承的外圈通过所述第一滑块与所述立柱连接。

其中，还包括横杆，所述第一轴承的外圈安装于所述横杆上，所述横杆两端与所述基座连接。

其中，还包括两个第三轴承，两个所述第三轴承的内圈分别套设于所述横杆的两端，两个所述第三轴承的外圈与所述基座连接，所述第一轴承的外圈安装于所述横杆的中部。

其中，还包括两个立轨和两个第二滑块，所述两个立轨固定安装在所述基座上，两个所述第二滑块分别滑动安装在两个所述立轨上，所述横杆两端分别安装在两个所述第二滑块上。

(三)有益效果

本实用新型提供的纵列式无人机试验装置，双旋翼纵列式无人机通过第一轴承连接固定在基座上，同时两旋翼间的连接杆与第一轴承的内圈固定连接，使双旋翼纵列式无人机可进行滚转运动单自由度姿态控制参数调试试验。通过本实用新型提供的纵列式无人机试验装置，能够安全、方便地进行双旋翼纵列式无人机滚转运动的姿态控制参数调试。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的纵列式无人机试验装置示意图；

图2为本实用新型另一实施例的纵列式无人机试验装置示意图；

图3为本实用新型实施例立轨滑块机构结构示意图；

图中：1、双旋翼纵列式无人机；2、连接杆；3、基座；4、第一轴承；5、立柱；6、第二轴承；7、横杆；8、第三轴承；9、立轨；10、第二滑块；11、试验台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1-2所示，本实用新型实施例的纵列式无人机试验装置，包括双旋翼纵列式无人机1、第一轴承4和基座3，双旋翼纵列式无人机1的两旋翼间设有连接杆2，第一轴承4的内圈套设于连接杆2，第一轴承4的外圈与基座3连接。

本实用新型实施例的纵列式无人机试验装置，双旋翼纵列式无人机1两旋翼间的连接杆2与第一轴承4的内圈固定连接，使双旋翼纵列式无人机1可进行滚转运动单自由度姿态控制参数调试试验。在具体的试验操作中，可以选择以滚转角作为研究对象，首先将无人机机体放置到1°-45°的滚转角位置，比如说30°，然后将期望滚转角设定为水平平衡态0°；将飞控系统通电并调整相关参数设定，观察无人机机体姿态能否在飞控系统的调节下恢复水平平衡态。由此可见，通过本实用新型实施例的纵列式无人机试验装置，能够安全、方便地进行双旋翼纵列式无人机1滚转运动单自由度的姿态控制参数调试试验。

本实用新型实施例的纵列式无人机试验装置，第一轴承4的外圈可以是通过立柱5与基座3连接的，也可以是通过横杆7与基座3连接。如果第一轴承4的外圈通过立柱5与基座3相连接，可以将第一轴承4的外圈直接固定在立柱5上，并使第一轴承4轴向水平，方便进行无人机滚转运动参数调试。

立柱5可以是直接固定安装在基座3上的，也可以是通过第二轴承6转动安装在基座3上。比如说，第二轴承6的内圈套设于立柱5靠近基座3的一端，并将第二轴承6的外圈固定安装在基座3上，第二轴承6轴向竖直，立柱5可以通过第二轴承6以竖直方向为转轴发生转动，从而为双旋翼纵列式无人机1提供水平面内偏航运动的自由度，满足偏航运动的参数调试试验需要。

立柱5上可以设置有滑轨，且滑轨上设有可以在滑轨上垂直滑动的第一滑块，第一轴承4的外圈通过第一滑块安装在立柱5上，进而使双旋翼纵列式无人机1可以通过第一滑块实现沿立柱5上下垂直的滑动，满足垂直运动的参数调试试验需要。

本实用新型实施例的纵列式无人机试验装置，第一轴承4的外圈也可以是通过横杆7与基座3连接的，此时，第一轴承4的外圈固定安装在水平设置的横杆7上，横杆7的两端与基座3相连接。进一步地，如图3所示，横杆7可以是直接固定连接在基座3上，也可以是通过两个第三轴承8转动安装在基座3上。具体来说，可以将两个第三轴承8的内圈分别套设在横杆7的两端，然后将两个第三轴承8的外圈与基座3相连接，第一轴承4的外圈安装于横杆7的中部。则此时，横杆7可以通过两个第三轴承8实现转动，从而为双旋翼纵列式无人机1提供俯仰运动的自由度。可以使第一轴承4的轴线垂直于横杆7安装，且横杆7保持水平状态。两个第三轴承8的外圈可以直接固定在基座3上，也可以是通过立轨滑块机构与基座3滑动连接。具体来说，立轨滑块机构包括垂直安装在基座3上的立轨9和能够在立轨9上上下垂直滑动的第二滑块10；两个第三轴承8分别固定在两个第二滑块10上，进而实现横杆7的上下垂直滑动，满足双旋翼纵列式无人机1垂直运动的参数调试需要。同时，为了便于双旋翼纵列式无人机1的俯仰运动，基座3可以是两台试验台11，并将两个立轨9分别安装在不同的试验台11上，试验台11将横杆7抬升并为双旋翼纵列式无人机1的俯仰运动提供高度空间，同时两个试验台11之间应具有一定的间隔，以防止双旋翼纵列式无人机1俯仰运动时与试验台11台面发生碰撞。需要指出，横杆7的两端也可以直接安装在两个第二滑块10上，实现横杆7的上下垂直滑动，满足双旋翼纵列式无人机1垂直运动的参数调试需要。

在具体试验操作中，本实用新型的纵列式无人机试验装置，可先进行单自由度姿态控制试验，此时，可将飞控程序中的其他控制通道输出暂时屏蔽。在单自由度参数调试试验中，可以通过阶跃信号来测试系统的性能。比如，进行俯仰角的参数调试，可以首先将双旋翼纵列式无人机1机体放置到俯仰角为20°-45°间任一位置，然后在飞控程序中将期望俯仰角设定为平衡状态0°。将飞控系统通电，观察机体姿态能否在飞控系统的调节下恢复水平。如果双旋翼纵列式无人机1在飞控系统的作用下迅速恢复水平，说明飞控系统的相关参数设置可以达到姿态控制的目的，系统硬/软件运行良好。通过单自由度控制试验调试验证了飞控系统的基本功能后，就可以对飞控在两个或者三个控制通道共同作用下的工作情况进行调试试验，检验控制器两个自由度和三自由度耦合控制的有效性。多自由度耦合控制的方法采用两个或三个单自由度控制通道的线性叠加。例如，将之前滚转单自由度整定获得的PID参数直接应用到俯仰控制上即可。但是由于两自由度耦合导致的牵连运动，在单自由度控制下可以正常工作的PID参数在耦合控制下有可能导致系统发散振荡，因此需要多次试凑。耦合控制下的试验数据，需采集比较重要的滚转和俯仰两个自由度，方法与单自由度类似，可以先将双旋翼纵列式无人机1放置在一个滚转角和俯仰角均接近30°的初始位置，然后在飞控程序中将滚转角和俯仰角期望值设定为0°，上电开机后记录传感器采集的数据，就可以得到耦合控制下滚转和俯仰的时域阶跃响应。通过试验观察，多通道线性叠加的控制综合方式能够有效完成对飞行器姿态控制参数调试试验。

由以上实施例可以看出，本实用新型的纵列式无人机试验装置，双旋翼纵列式无人机1通过第一轴承4连接固定在基座3上，同时两旋翼间的连接杆2与第一轴承4的内圈固定连接，使双旋翼纵列式无人机1可进行滚转运动单自由度姿态控制参数调试试验，参数调试过程安全、方便。进一步地，第一轴承4可以安装于立柱5，立柱5通过第二轴承6旋转安装在基座3上，为双旋翼纵列式无人机1提供水平面内偏航运动的自由度，满足偏航运动的参数调试需要；第一轴承4通过第一滑块安装在设有滑轨的立柱5上，使双旋翼纵列式无人机1可以通过第一滑块实现沿立柱5上下垂直的滑动，满足垂直运动的参数调试需要。第一轴承4也可以通过横杆7与基座3连接；横杆7可以是通过两个第三轴承8转动安装在基座3上，为双旋翼纵列式无人机1提供俯仰运动的自由度；两个第三轴承8可以是通过立轨滑块机构与基座3滑动连接，实现横杆7的上下垂直滑动，满足双旋翼纵列式无人机1垂直运动的参数调试需要。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种纵列式无人机试验装置，其特征在于，包括双旋翼纵列式无人机、第一轴承和基座；所述双旋翼纵列式无人机的两旋翼间设有连接杆，所述第一轴承的内圈套设于所述连接杆，所述第一轴承的外圈与所述基座连接。

2.根据权利要求1所述的纵列式无人机试验装置，其特征在于，还包括立柱，所述第一轴承的外圈通过所述立柱与所述基座连接。

3.根据权利要求2所述的纵列式无人机试验装置，其特征在于，还包括第二轴承，所述第二轴承的内圈套设于所述立柱靠近所述基座的一端，所述第二轴承的外圈固定安装于所述基座。

4.根据权利要求2所述的纵列式无人机试验装置，其特征在于，还包括第一滑块，所述立柱上设有滑轨，所述第一滑块滑动安装在所述滑轨上，所述第一轴承的外圈通过所述第一滑块与所述立柱连接。

5.根据权利要求1所述的纵列式无人机试验装置，其特征在于，还包括横杆，所述第一轴承的外圈安装于所述横杆上，所述横杆两端与所述基座连接。

6.根据权利要求5所述的纵列式无人机试验装置，其特征在于，还包括两个第三轴承，两个所述第三轴承的内圈分别套设于所述横杆的两端，两个所述第三轴承的外圈与所述基座连接，所述第一轴承的外圈安装于所述横杆的中部。

7.根据权利要求5所述的纵列式无人机试验装置，其特征在于，还包括两个立轨和两个第二滑块，所述两个立轨固定安装在所述基座上，两个所述第二滑块分别滑动安装在两个所述立轨上，所述横杆两端分别安装在两个所述第二滑块上。