一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，包括機(jī)架、傳感器盒、云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)、云臺俯仰舵機(jī)、云臺外框架、云臺內(nèi)框架、上螺旋槳、下螺旋槳、上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)、控制單元、伸縮桿、吊艙。本飛行器系統(tǒng)可通過對云臺的姿態(tài)調(diào)整和螺旋槳轉(zhuǎn)速的控制，完成對飛行器位姿的控制：機(jī)身的偏航角由上下兩個螺旋槳的差動旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反扭矩來控制，螺旋槳的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角控制由舵機(jī)牽引云臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)；空間位置的控制由螺旋槳驅(qū)動電機(jī)和云臺的姿態(tài)調(diào)整來實現(xiàn)。本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計簡單可靠，結(jié)構(gòu)清晰明了，擴(kuò)展了已有的旋翼類飛行結(jié)構(gòu)和控制方案，同時也是一個優(yōu)越的空間運載工具，具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值。
【專利說明】
一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提出了一種一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，提出了一種新型的旋翼類飛行器的物理結(jié)構(gòu)，并給出了相應(yīng)的控制方案，屬于旋翼類飛行器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著控制理論的不斷發(fā)展，無人飛行器也受到各國研究者的關(guān)注，世界上產(chǎn)生了各式各樣的飛行器，對于其中機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、占地體積小旋翼類飛行器尤為引人關(guān)注。但大多是對機(jī)身的姿態(tài)進(jìn)行控制，來改變螺旋槳升力的方向，從而實現(xiàn)對飛行器空間位置的控制。但這種方法和結(jié)構(gòu)就要求機(jī)身姿態(tài)的可控制器件比較多，才能完成對系統(tǒng)姿態(tài)的調(diào)整。這樣就使得機(jī)體結(jié)構(gòu)和控制算法變得復(fù)雜起來。針對上述存在的問題，本發(fā)明提出一種一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，本飛行器系統(tǒng)具有六個方向自由度，更重要的是在物理結(jié)構(gòu)上，由云臺的姿態(tài)控制代替了傳統(tǒng)對機(jī)身的姿態(tài)控制，更為簡單方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，擴(kuò)展了已有的旋翼類飛行結(jié)構(gòu)和控制方案，同時也是一個優(yōu)越的空間運載工具，具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，參照圖1:包括機(jī)架(I)、傳感器盒
(2)、云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)、云臺俯仰舵機(jī)(4)、云臺外框架(5)、云臺內(nèi)框架(6)、上螺旋槳(7)、下螺旋槳(8)，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)、控制單元(11)、伸縮桿(12)、吊艙(13);云臺內(nèi)框架(6)作為電機(jī)的支座并固定上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)以螺旋槳轉(zhuǎn)軸為中心并左右對稱分布；下螺旋槳(8)的轉(zhuǎn)軸為中空結(jié)構(gòu)，使得上螺旋槳(7)的轉(zhuǎn)軸能夠穿過下螺旋槳(8)的轉(zhuǎn)軸，實現(xiàn)上螺旋槳、下螺旋槳共軸線的獨立轉(zhuǎn)動，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動上螺旋槳(7)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動螺旋槳(8)進(jìn)行轉(zhuǎn)動;云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)固定在機(jī)架(I)上，云臺俯仰舵機(jī)(4)固定在云臺外框架(5)上;云臺外框架(5)的轉(zhuǎn)軸穿過機(jī)架(I)與云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)連接，使云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)能帶動云臺外框架(5)進(jìn)行滾轉(zhuǎn)運動；云臺內(nèi)框架(6)的轉(zhuǎn)軸穿過云臺外框架(5)與云臺俯仰舵機(jī)(4)連接，使云臺俯仰舵機(jī)(4)能帶動云臺內(nèi)框架(6)進(jìn)行俯仰運動;傳感器盒(2)固定在云臺內(nèi)框架(6)的下方，傳感器盒(2)用以檢測云臺內(nèi)框架(6)的姿態(tài)信息；伸縮桿(12)將機(jī)架(I)和吊艙(13)固定相連，并能夠調(diào)整吊艙(13)和機(jī)架(I)的距離，從而完成對系統(tǒng)重心的調(diào)整；控制單元(11)固定于吊艙(13)內(nèi)，控制單元(11)用以發(fā)送控制信號到各個控制器件中。
[0005]系統(tǒng)可由一個雙框架結(jié)構(gòu)的云臺外框架(5)、云臺內(nèi)框架(6)及上螺旋槳(7)、下螺旋槳(8)實現(xiàn)對飛行器空間位置和姿態(tài)的控制，以云臺的姿態(tài)控制來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛行器對機(jī)身的姿態(tài)控制。因此系統(tǒng)可以放棄對機(jī)身俯仰和滾轉(zhuǎn)的控制，由機(jī)身的自然調(diào)整來實現(xiàn)機(jī)身的平衡;通過對云臺的姿態(tài)控制來控制螺旋槳驅(qū)動力的方向，從而實現(xiàn)對飛行器系統(tǒng)位姿的控制，是一個更為方便控制的飛行器系統(tǒng)。
[0006]所述的控制單元(11)為單片機(jī)芯片，DSP芯片或ARM芯片，或為微機(jī)。
[0007]所述的傳感器盒(2)包括加速度計、氣壓計、GPS、陀螺儀、超聲波傳感器，來獲取系統(tǒng)的姿態(tài)和位置信息。
[0008]機(jī)身偏航角的控制主要上下兩個旋翼的差動旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反扭矩來實現(xiàn);云臺滾轉(zhuǎn)角和俯仰角的控制主要由舵機(jī)牽引云臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明可以取得如下有益效果:由于本系統(tǒng)由一個雙框架結(jié)構(gòu)的云臺及兩個螺旋槳實現(xiàn)對飛行器位姿的控制，以云臺的姿態(tài)控制來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛行器對機(jī)身的姿態(tài)控制。偏航方向的控制主要上下旋翼的轉(zhuǎn)速差動產(chǎn)生的反扭矩來實現(xiàn);滾轉(zhuǎn)和俯仰方向的控制主要由舵機(jī)牽引云臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，這使得系統(tǒng)的控制更為簡單方便。
[0010]由于本系統(tǒng)中伸縮桿的設(shè)計，可以調(diào)整吊艙和機(jī)架的距離，從而完成對系統(tǒng)重心的調(diào)整。從而可以在外界擾動更大時候通過調(diào)整機(jī)體重心向下移動，來增加了系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性。
[0011]由于本系統(tǒng)中吊艙的設(shè)計，給予了系統(tǒng)更多的搭載空間，比如搭載攝像頭實現(xiàn)，航拍搭載機(jī)械手實現(xiàn)飛行抓取，搭載物料實現(xiàn)飛行運載等等，使得系統(tǒng)具有更大的擴(kuò)展空間和實用價值。
[0012]由于本一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)采用柱形雙旋翼結(jié)構(gòu)，故飛行器質(zhì)量和體積都可以做得很小，這樣使得飛行器系統(tǒng)十分輕巧靈活。
【附圖說明】
[0013]圖1一種一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2—種一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)連接示意圖；
[0015]圖3—種一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)的偏航方向控制示意圖；
[0016]圖4一種一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)機(jī)身姿態(tài)自調(diào)節(jié)示意圖；
[0017]圖5—種一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)的滾轉(zhuǎn)和滾轉(zhuǎn)方向控制示意圖。
[0018]圖中:1、機(jī)架，2、傳感器盒，3、云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)，4、云臺俯仰舵機(jī)，5、云臺外框架，6、云臺內(nèi)框架，7、上螺旋槳，8、下螺旋槳，9、上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)，1、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)，11、控制單兀，12、伸縮桿，13、吊艙。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對于本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，參照圖1，包括機(jī)架(I)、傳感器盒(2)、云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)、云臺俯仰舵機(jī)(4)、云臺外框架(5)、云臺內(nèi)框架(6)、上螺旋槳(7)、下螺旋槳(8)，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)、控制單元(11)、伸縮桿(12)、吊艙(13);云臺內(nèi)框架(6)作為電機(jī)的支座并固定上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)以螺旋槳轉(zhuǎn)軸為中心并左右對稱分布;下螺旋槳(8)的轉(zhuǎn)軸為中空結(jié)構(gòu)，使得上螺旋槳(7)的轉(zhuǎn)軸能夠穿過下螺旋槳(8)的轉(zhuǎn)軸，實現(xiàn)上螺旋槳、下螺旋槳共軸線的獨立轉(zhuǎn)動，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動上螺旋槳(7)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動螺旋槳(8)進(jìn)行轉(zhuǎn)動;云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)
(3)固定在機(jī)架(I)上，云臺俯仰舵機(jī)(4)固定在云臺外框架(5)上;云臺外框架(5)的轉(zhuǎn)軸穿過機(jī)架(I)與云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)連接，使云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)能帶動云臺外框架(5)進(jìn)行滾轉(zhuǎn)運動；云臺內(nèi)框架(6)的轉(zhuǎn)軸穿過云臺外框架(5)與云臺俯仰舵機(jī)(4)連接，使云臺俯仰舵機(jī)
(4)能帶動云臺內(nèi)框架(6)進(jìn)行俯仰運動;傳感器盒(2)固定在云臺內(nèi)框架(6)的下方，傳感器盒(2)用以檢測云臺內(nèi)框架(6)的姿態(tài)信息;伸縮桿(12)將機(jī)架(I)和吊艙(13)固定相連，并能夠調(diào)整吊艙(13)和機(jī)架(I)的距離，從而完成對系統(tǒng)重心的調(diào)整;控制單元(11)固定于吊艙(13)內(nèi)，控制單元(11)用以發(fā)送控制信號到各個控制器件中。
[0021 ]系統(tǒng)可由一個雙框架結(jié)構(gòu)的云臺外框架(5)、云臺內(nèi)框架(6)及上螺旋槳(7)、下螺旋槳(8)實現(xiàn)對飛行器空間位置和姿態(tài)的控制，以云臺的姿態(tài)控制來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛行器對機(jī)身的姿態(tài)控制。因此系統(tǒng)可以放棄對機(jī)身俯仰和滾轉(zhuǎn)的控制，由機(jī)身的自然調(diào)整來實現(xiàn)機(jī)身的平衡;通過對云臺的姿態(tài)控制來控制螺旋槳驅(qū)動力的方向，從而實現(xiàn)對飛行器系統(tǒng)位姿的控制，是一個更為方便控制的飛行器系統(tǒng)。
[0022]機(jī)身的偏航控制主要上下旋翼的轉(zhuǎn)速差動產(chǎn)生的反扭矩來實現(xiàn);云臺的滾轉(zhuǎn)和俯仰控制主要由舵機(jī)牽引云臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。
[0023]系統(tǒng)可由伸縮桿調(diào)整吊艙和機(jī)架之間的距離，從而完成對系統(tǒng)重心的調(diào)整，從而可以在外界擾動更大時候通過調(diào)整機(jī)體重心的向下移動，來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0024]系統(tǒng)可由吊艙搭載其他功能器件，比如搭載攝像頭實現(xiàn)航拍，搭載機(jī)械手實現(xiàn)飛行抓取，搭載物料實現(xiàn)飛行運載等等，使得系統(tǒng)具有更大的擴(kuò)展空間和實用價值。
[0025]所述的控制單元為單片機(jī)芯片，DSP芯片或ARM芯片，或為微機(jī)。
[0026]所述的傳感器盒包括加速度計、氣壓計、GPS、陀螺儀、超聲波傳感器，來獲取系統(tǒng)的姿態(tài)和位置信息。
[0027]圖2所示為本系統(tǒng)的控制模塊示意圖，主要由控制單元，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。傳感器主要由陀螺儀和高度氣壓傳感器組成，分別可以檢測到機(jī)體當(dāng)前的角加速度信息，線速度信息和高度信息，將這些信息傳送給控制單元。控制單元通過相應(yīng)的濾波算法解算出云臺當(dāng)前的姿態(tài)信息和機(jī)體的位置信息，并通過這些信息結(jié)合相應(yīng)的智能算法解算出控制量，再將這些控制量發(fā)送給執(zhí)行單元。通過執(zhí)行單元中兩個螺旋槳電機(jī)和一個云臺滾轉(zhuǎn)控制舵機(jī)，來完成對機(jī)體的控制。
[0028]機(jī)身偏航方向控制方法如圖3所示，陀螺儀將檢測到當(dāng)前的機(jī)身偏航角加速度信息送給控制單元，控制單元依據(jù)PID控制算法或其他智能算法控制上下兩個螺旋槳的轉(zhuǎn)速，通過兩個螺旋槳的轉(zhuǎn)速差來產(chǎn)生反扭矩，從而使機(jī)身開始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)上下螺旋槳的轉(zhuǎn)速不同時，由于不同轉(zhuǎn)速時提供給機(jī)身的反扭矩大小不同，方向相反，便可以由此帶動機(jī)身自身的旋轉(zhuǎn)。飛行器的機(jī)身旋轉(zhuǎn)角加速度信息由陀螺儀測量并送給控制單元，由控制單元進(jìn)行運算后提供相應(yīng)控制信息傳送回螺旋槳電機(jī)，以實現(xiàn)對偏航角的控制。
[0029]機(jī)身姿態(tài)自由調(diào)節(jié)如圖4所示，當(dāng)機(jī)體的物理質(zhì)心不能保證在幾何中心或者是受外界擾動機(jī)體旋轉(zhuǎn)的時候，由于螺旋槳產(chǎn)生的升力方向由云臺決定而不是機(jī)身姿態(tài)決定，升力的方向仍可保持為垂直向上。此時即使機(jī)體開始傾斜，在達(dá)到一定角度后，隨著質(zhì)心和升力轉(zhuǎn)到同一力的作用線上，旋轉(zhuǎn)力矩消失。在超過此角度后，則會產(chǎn)生讓轉(zhuǎn)速減弱的反方向力矩。故這樣的機(jī)體結(jié)構(gòu)保證了機(jī)身在滾轉(zhuǎn)角度上的自穩(wěn)定，簡化了控制的復(fù)雜度。
[0030]云臺滾轉(zhuǎn)和俯仰控制方法如圖5所示，陀螺儀將檢測到當(dāng)前的滾轉(zhuǎn)角信息送給控制單元，控制單元依據(jù)PID控制算法或其他智能算法控制云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)轉(zhuǎn)動，云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)的轉(zhuǎn)動牽引云臺外框架(5)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，完成對云臺的滾轉(zhuǎn)控制。同理，控制單元依據(jù)PID控制算法或其他智能算法控制云臺俯仰舵機(jī)(4)轉(zhuǎn)動，云臺俯仰舵機(jī)(4)的轉(zhuǎn)動帶動云臺的內(nèi)框架(6)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，完成對云臺的俯仰控制。
【主權(quán)項】
1.一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括機(jī)架(I)、傳感器盒(2)、云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)、云臺俯仰舵機(jī)(4)、云臺外框架(5)、云臺內(nèi)框架(6)、上螺旋槳(7)、下螺旋槳(8)，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)、控制單元(11)、伸縮桿(12)、吊艙(13);云臺內(nèi)框架(6)作為電機(jī)的支座并固定上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)、下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)以螺旋槳轉(zhuǎn)軸為中心并左右對稱分布；下螺旋槳(8)的轉(zhuǎn)軸為中空結(jié)構(gòu)，使得上螺旋槳(7)的轉(zhuǎn)軸能夠穿過下螺旋槳(8)的轉(zhuǎn)軸，實現(xiàn)上螺旋槳、下螺旋槳共軸線的獨立轉(zhuǎn)動，上螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(9)通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動上螺旋槳(7)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，下螺旋槳驅(qū)動電機(jī)(10)通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動螺旋槳(8)進(jìn)行轉(zhuǎn)動;云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)固定在機(jī)架(I)上，云臺俯仰舵機(jī)(4)固定在云臺外框架(5)上;云臺外框架(5)的轉(zhuǎn)軸穿過機(jī)架(I)與云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)連接，使云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)能帶動云臺外框架(5)進(jìn)行滾轉(zhuǎn)運動；云臺內(nèi)框架(6)的轉(zhuǎn)軸穿過云臺外框架(5)與云臺俯仰舵機(jī)(4)連接，使云臺俯仰舵機(jī)(4)能帶動云臺內(nèi)框架(6)進(jìn)行俯仰運動;傳感器盒(2)固定在云臺內(nèi)框架(6)的下方，傳感器盒(2)用以檢測云臺內(nèi)框架(6)的姿態(tài)信息；伸縮桿(12)將機(jī)架(I)和吊艙(13)固定相連，并能夠調(diào)整吊艙(13)和機(jī)架(I)的距離，從而完成對系統(tǒng)重心的調(diào)整；控制單元(11)固定于吊艙(13)內(nèi)，控制單元(11)用以發(fā)送控制信號到各個控制器件中； 系統(tǒng)可由一個雙框架結(jié)構(gòu)的云臺外框架(5)、云臺內(nèi)框架(6)及上螺旋槳(7)、下螺旋槳(8)實現(xiàn)對飛行器空間位置和姿態(tài)的控制，以云臺的姿態(tài)控制來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛行器對機(jī)身的姿態(tài)控制；因此系統(tǒng)可以放棄對機(jī)身俯仰和滾轉(zhuǎn)的控制，由機(jī)身的自然調(diào)整來實現(xiàn)機(jī)身的平衡;通過對云臺的姿態(tài)控制來控制螺旋槳驅(qū)動力的方向，從而實現(xiàn)對飛行器系統(tǒng)位姿的控制，是一個更為方便控制的飛行器系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制單元(11)為單片機(jī)芯片，DSP芯片或ARM芯片，或為微機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感器盒(2)包括加速度計、氣壓計、GPS、陀螺儀、超聲波傳感器，來獲取系統(tǒng)的姿態(tài)和位置信息。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，其特征在于:機(jī)身偏航角的控制主要上下兩個旋翼的差動旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反扭矩來實現(xiàn);云臺滾轉(zhuǎn)角和俯仰角的控制主要由舵機(jī)牽引云臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，其特征在于:本系統(tǒng)的控制模塊主要由控制單元、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成;傳感器主要由陀螺儀和高度氣壓傳感器組成，分別可以檢測到機(jī)體當(dāng)前的角加速度信息，線速度信息和高度信息，將這些信息傳送給控制單元;控制單元通過相應(yīng)的濾波算法解算出云臺當(dāng)前的姿態(tài)信息和機(jī)體的位置信息，并通過這些信息結(jié)合相應(yīng)的智能算法解算出控制量，再將這些控制量發(fā)送給執(zhí)行單元；通過執(zhí)行單元中兩個螺旋槳電機(jī)和一個云臺滾轉(zhuǎn)控制舵機(jī)，來完成對機(jī)體的控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，其特征在于:機(jī)身偏航方向控制方法中，陀螺儀將檢測到當(dāng)前的機(jī)身偏航角加速度信息送給控制單元，控制單元依據(jù)PID控制算法或其他智能算法控制上下兩個螺旋槳的轉(zhuǎn)速，通過兩個螺旋槳的轉(zhuǎn)速差來產(chǎn)生反扭矩，從而使機(jī)身開始旋轉(zhuǎn)；當(dāng)上下螺旋槳的轉(zhuǎn)速不同時，由于不同轉(zhuǎn)速時提供給機(jī)身的反扭矩大小不同，方向相反，便可以由此帶動機(jī)身自身的旋轉(zhuǎn);飛行器的機(jī)身旋轉(zhuǎn)角加速度信息由陀螺儀測量并送給控制單元，由控制單元進(jìn)行運算后提供相應(yīng)控制信息傳送回螺旋槳電機(jī)，以實現(xiàn)對偏航角的控制。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，其特征在于:機(jī)身姿態(tài)自由調(diào)節(jié)中，當(dāng)機(jī)體的物理質(zhì)心不能保證在幾何中心或者是受外界擾動機(jī)體旋轉(zhuǎn)的時候，由于螺旋槳產(chǎn)生的升力方向由云臺決定而不是機(jī)身姿態(tài)決定，升力的方向仍可保持為垂直向上;此時即使機(jī)體開始傾斜，在達(dá)到一定角度后，隨著質(zhì)心和升力轉(zhuǎn)到同一力的作用線上，旋轉(zhuǎn)力矩消失;在超過此角度后，則會產(chǎn)生讓轉(zhuǎn)速減弱的反方向力矩;故這樣的機(jī)體結(jié)構(gòu)保證了機(jī)身在滾轉(zhuǎn)角度上的自穩(wěn)定，簡化了控制的復(fù)雜度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云臺的小型飛行器系統(tǒng)，其特征在于:云臺滾轉(zhuǎn)和俯仰控制方法中，陀螺儀將檢測到當(dāng)前的滾轉(zhuǎn)角信息送給控制單元，控制單元依據(jù)PID控制算法或其他智能算法控制云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)轉(zhuǎn)動，云臺滾轉(zhuǎn)舵機(jī)(3)的轉(zhuǎn)動牽引云臺外框架(5)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，完成對云臺的滾轉(zhuǎn)控制；同理，控制單元依據(jù)PID控制算法或其他智能算法控制云臺俯仰舵機(jī)(4)轉(zhuǎn)動，云臺俯仰舵機(jī)(4)的轉(zhuǎn)動帶動云臺的內(nèi)框架(6)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，完成對云臺的俯仰控制。
【文檔編號】B64C27/10GK105857595SQ201610258513
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月23日
【發(fā)明人】阮曉鋼, 伊朝陽, 朱曉慶, 蔡建羨, 黃靜, 林佳, 陳志剛, 張曉平, 肖堯, 柴潔, 劉冰, 陳巖, 李 誠, 李棒, 欒天
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)