CN212220549U - 采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器，所述飞行器为成对设置旋翼的带微控制器的多旋翼飞行器；每对旋翼均分设于一旋翼架的两端；每个旋翼架的中部的机载空间处均设有与该旋翼架对应的空速探测器；每个空速探测器均包括两个气压探测面；两个气压探测面分别朝向空速探测器所在的旋翼架的两端，当飞行器飞行时，旋翼架处的空速探测器通过气压探测面的压力差来测量旋翼架方向上的空气流动速度分量；本实用新型通过在小型无人旋翼飞行器上设置空速探测器，可强化小型无人旋翼飞行器的旋翼俯仰控制能力，并可以利用机载测量数据对不断变化的风条件做出快速反应，从而提供阵风抑制能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及小型旋翼飞行器姿态控制领域，尤其是采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器。
背景技术
小型、无人驾驶的旋翼飞行器最近开始在公共领域用于各种各样的用途，但它们的质量小，使它们特别容易受到风的干扰和其他外来气流如阵风的影响，多旋翼直升机使用独立的旋翼提供升力和控制力矩，可为研究人员提供机械控制方面简单有效的垂直飞行平台。
与依靠流量传感器进行飞行控制的自然飞行器不同，小型无人机系统的仪器着重于惯性测量，而传统飞行器的流量探头可提供空气数据的测量，如空速、攻角和侧滑角，在传统状态下的固定翼飞行和减少湍流的应用中取得了成功。这些成功的技术点可为固定翼和旋翼飞行器的合作控制等领域的更高级测试提供了基础能力。例如在飞行器的路径规划层面，机载流量传感器提供的信息可以驱动飞行器的配置或进行基于飞行条件的指导决策；而如何把机载流量传感器用于多旋翼飞行器的姿态控制，则是一个研究方向。
发明内容
本实用新型提出采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器，通过在小型无人旋翼飞行器上设置空速探测器，可强化小型无人旋翼飞行器的旋翼俯仰控制能力，并可以利用机载测量数据对不断变化的风条件做出快速反应，从而提供阵风抑制能力。
本实用新型采用以下技术方案。
采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器，所述飞行器为成对设置旋翼的带微控制器的多旋翼飞行器；每对旋翼均分设于一旋翼架的两端；每个旋翼架的中部的机载空间处均设有与该旋翼架对应的空速探测器；每个空速探测器均包括两个气压探测面；两个气压探测面分别朝向空速探测器所在的旋翼架的两端，当飞行器飞行时，旋翼架处的空速探测器通过气压探测面的压力差来测量旋翼架方向上的空气流动速度分量。
所述飞行器的旋翼数量为两对以上。
所述飞行器的多个旋翼架相交于飞行器中央部位，飞行器中央部位设有各旋翼架共用的机载空间。
所述微控制器设于机载空间处；所述机载空间处还设有用于测量飞行器飞行速度和飞行姿态的惯性测量单元。
当飞行器飞行时，所述微控制器根据各空速探测器测得的每个旋翼架方向上的空气流动速度分量风速，结合惯性测量单元测得的当前飞行器的速度和姿态，对各对旋翼的工作状态进行控制，从而对飞行器的俯仰姿态进行控制。
当飞行器飞行于有风环境时，所述微控制器的流量传感反馈控制可以利用机载的空速探测器的测量数据控制旋翼工作状态，对环境中不断变化的风速做出快速反应，从而为飞行器提供阵风抑制能力。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型可增强小型旋翼式飞行器传统惯性传感和控制范式，对飞行器周围流场的实时测量提供了新的对周围环境条件的测量方案，并根据此方法提出了新的控制方案，从而能够更好地对旋翼式飞行器的姿态进行控制。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：
附图1是本实用新型的结构示意图；
附图2是本实用新型的原理示意图；
附图3是本实用新型的仰视示意图；
图中：1-空速探测器；2-旋翼；3-微控制器；4-气压探测面；5-惯性测量单元；6-旋翼架。
具体实施方式
如图1-3所示，采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器，其特征在于：所述飞行器为成对设置旋翼2的带微控制器3的多旋翼飞行器；每对旋翼均分设于一旋翼架6的两端；每个旋翼架的中部的机载空间处均设有与该旋翼架对应的空速探测器1；每个空速探测器均包括两个气压探测面4；两个气压探测面分别朝向空速探测器所在的旋翼架的两端，当飞行器飞行时，旋翼架处的空速探测器通过气压探测面的压力差来测量旋翼架方向上的空气流动速度分量。
所述飞行器的旋翼数量为两对以上。
所述飞行器的多个旋翼架相交于飞行器中央部位，飞行器中央部位设有各旋翼架共用的机载空间。
所述微控制器设于机载空间处；所述机载空间处还设有用于测量飞行器飞行速度和飞行姿态的惯性测量单元5。
当飞行器飞行时，所述微控制器根据各空速探测器测得的每个旋翼架方向上的空气流动速度分量风速，结合惯性测量单元测得的当前飞行器的速度和姿态，对各对旋翼的工作状态进行控制，从而对飞行器的俯仰姿态进行控制。
当飞行器飞行于有风环境时，所述微控制器的流量传感反馈控制可以利用机载的空速探测器的测量数据控制旋翼工作状态，对环境中不断变化的风速做出快速反应，从而为飞行器提供阵风抑制能力。
实施例：
当飞行器飞行时，所述微控制器经空速探测器测量并计算每对旋翼所在旋翼架的空气流动速度分量；所述方法中，微控制器设
为惯性参照系，
为机体坐标系，引入空气流动速度分量建立双旋翼俯仰动力学模型，并根据双旋翼动力学模型建立并简化运动方程，同时根据简化后的运动方程建立状态空间表达式，利用非线性反馈控制各对旋翼，以控制飞行器的俯仰姿态。
Claims (4)
1.采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器，其特征在于：所述飞行器为成对设置旋翼的带微控制器的多旋翼飞行器；每对旋翼均分设于一旋翼架的两端；每个旋翼架的中部的机载空间处均设有与该旋翼架对应的空速探测器；每个空速探测器均包括两个气压探测面；两个气压探测面分别朝向空速探测器所在的旋翼架的两端，当飞行器飞行时，旋翼架处的空速探测器通过气压探测面的压力差来测量旋翼架方向上的空气流动速度分量。
2.根据权利要求1所述的采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器，其特征在于：所述飞行器的旋翼数量为两对以上。
3.根据权利要求2所述的采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器，其特征在于：所述飞行器的多个旋翼架相交于飞行器中央部位，飞行器中央部位设有各旋翼架共用的机载空间。
4.根据权利要求3所述的采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器，其特征在于：所述微控制器设于机载空间处；所述机载空间处还设有用于测量飞行器飞行速度和飞行姿态的惯性测量单元。
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|---|---|---|---|
| CN202020609918.7U CN212220549U (zh) | 2020-04-22 | 2020-04-22 | 采用机载流量传感增强风中旋翼俯仰控制的飞行器 |
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| CN (1) | CN212220549U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111452964A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-28 | 福州大学 | 采用机载空间分布流量传感增强双旋翼俯仰控制的方法 |
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2020
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