本發(fā)明涉及一種旋翼無(wú)人機(jī)的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)，屬于航行器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

小型無(wú)人機(jī)由于成本低、易于使用等特點(diǎn)，在消費(fèi)和工業(yè)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的使用。目前國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)主要有三類，第一類為固定翼無(wú)人機(jī)，第二類為傳統(tǒng)類型無(wú)人直升飛機(jī)，第三類為電動(dòng)多軸無(wú)人機(jī)。第一類的固定翼無(wú)人機(jī)飛行效率高但無(wú)法垂直起降，使用場(chǎng)地受限；第二類的傳統(tǒng)無(wú)人直升機(jī)可垂直起降，但機(jī)械及動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高、安全性低且操作難度大；第三類電動(dòng)多軸無(wú)人機(jī)操作簡(jiǎn)單，但多數(shù)采用畜電池組提供能源，由于蓄電池的所存儲(chǔ)的電能有限，造成無(wú)人機(jī)飛行時(shí)間受限，一般為半小時(shí)左右。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種旋翼無(wú)人機(jī)的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)，其能夠提高無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明的一方面提供一種旋翼無(wú)人機(jī)的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器至少包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，定子設(shè)置于轉(zhuǎn)子外周，所述定子交錯(cuò)設(shè)置有呈n極性和s極性的永久磁鐵，所述定子至少包括第一定子繞組、第二定子繞組第三定子繞組，通過(guò)第一定子繞組輸入交變電流，通過(guò)第二定子繞組輸出交變電能；第二定子定子繞組輸出的部分能源經(jīng)轉(zhuǎn)換施加于第三定子繞組，通過(guò)控制施加于第三定子繞組的電能的相對(duì)施加于第一定子繞組的交變電流的相角而改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。

為實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明的另一方面提供一種用于控制上述旋翼無(wú)人機(jī)的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng)，其特征在于，至少包括第一超級(jí)電容和第一dc/ac轉(zhuǎn)換器，第一dc/ac轉(zhuǎn)換器用于將第一超級(jí)電容提供的電能轉(zhuǎn)換為第一三相交流電并施加于第一定子繞組。

優(yōu)選地，控制系統(tǒng)還包括第一dc/dc轉(zhuǎn)換器，其用于將供電源提供的能源存儲(chǔ)于第一超級(jí)電容中。

優(yōu)選地，控制系統(tǒng)至少包括整流器和第二dc/ac轉(zhuǎn)換器，整流器用于對(duì)第二定子繞組輸出的電能進(jìn)行整流；第二dc/ac轉(zhuǎn)換器用于將整流器提供的電能轉(zhuǎn)換為第二三相交流電并施加于第二定子繞組。

優(yōu)選地，控制系統(tǒng)還包括第二dc/dc轉(zhuǎn)換器和第二超級(jí)電容，其用于將整流器提供的能源存儲(chǔ)于第二超級(jí)電容中。

優(yōu)選地，控制系統(tǒng)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其用于控制第一dc/ac轉(zhuǎn)換器和第二dc/ac轉(zhuǎn)換器輸出的交流電的相角差。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的旋翼無(wú)人機(jī)的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)，由于磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器在無(wú)人機(jī)飛行的過(guò)程中還產(chǎn)生了電能，因此能夠提高無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的磁動(dòng)力旋翼無(wú)人機(jī)的示意圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的用于無(wú)人機(jī)的光伏電源模塊的電路圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的旋翼無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)的組成示意圖；

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的組成示意圖；

圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的發(fā)動(dòng)機(jī)模塊的控制流程圖；

圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)無(wú)線發(fā)射機(jī)的組成框圖；

圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的無(wú)線發(fā)射機(jī)中高頻功率放大器的電路圖；

圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的無(wú)線發(fā)射機(jī)中載波產(chǎn)生器的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，對(duì)圖中相同或者相當(dāng)?shù)牟糠仲x予相同符號(hào)，不再進(jìn)行反復(fù)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的磁動(dòng)力旋翼無(wú)人機(jī)的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的無(wú)人機(jī)20至少包括機(jī)殼21、六個(gè)旋翼22、設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的控制系統(tǒng)和由控制系統(tǒng)控制的用于驅(qū)動(dòng)六個(gè)旋翼進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，所述機(jī)殼21上粘附有太陽(yáng)能電池膜23，主要設(shè)置在靠近頂面的前面、后面、左面和右面，如此設(shè)置，可減小無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，太陽(yáng)能電池膜對(duì)風(fēng)的阻力。太陽(yáng)能電池膜主要包括窗層以及設(shè)置在窗層上的光伏電池，光伏電池依次包括n+發(fā)射極層、p型基極層、背表面場(chǎng)層以及重?fù)诫s的p型和n型層，其中，n+型發(fā)射極層由inga(al)構(gòu)成，p型基極層由inga(al)構(gòu)成；背表面場(chǎng)層用于降低復(fù)合損耗，背表面場(chǎng)層驅(qū)動(dòng)來(lái)自基極層界面表面附近的區(qū)域的少數(shù)載流子，以使復(fù)合損耗的影響最小化；重?fù)诫s的p型和n型層形成隧道二極管。該太陽(yáng)能電池膜可以被成形在符合具有非平面配置的支撐件的表面上，可以利用粘合劑將支撐件附接到無(wú)人機(jī)頂部附近的上表面上。

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的用于無(wú)人機(jī)的光伏電源模塊的電路圖，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的用于無(wú)人機(jī)的光伏電源模塊包括n行和m列光伏電池橋單元；每行彼此相鄰的兩個(gè)光伏電池橋單元相串聯(lián)，每列彼此相鄰的兩個(gè)光伏電池橋單元相串聯(lián)，進(jìn)一步地，每行的位于第1列的光伏電池橋單元與位于第m列的光伏電池橋單元相連接。每個(gè)光伏電池橋單元包括第一光伏電池（例如11a、12a、1ma、21a、22a、2ma、n1a、n2a，…，nma），第二光伏電池（例如11b、12b、1mb、21b、22b、2mb、n1a、n2b，…，nmb）、第三光伏電池（例如11c、12c、1mc、21c、22c、2mc、n1c、n2c，…，nmc）和第四光伏電池（例如11d、12d、1md、21d、22d、2md、n1d、n2d，…，nmd），第一光伏電池的正極端與第二光伏電池的正極端相連，并作為列相連的第一引出端子，第一光伏電池的負(fù)極端與第三光伏電池的正極端相連，并作為行相連的第一引出端子，第二光伏電池的負(fù)極端與第四光伏電池的正極端相連并作為行相連的第二引出端子，第三光伏電池的負(fù)極端與第四光伏電池的負(fù)極端相連并作為列相連的第二引出端子。彼此相鄰的兩個(gè)光伏電池橋單元的列相連的第二引出端子和列相連的第一引出端子首尾相連，第一行的列相連的第一引出端子相連接并向外提供正極性電壓，第n行的列相連的第二引出端子相連接并向外提供負(fù)極性電壓；彼此相鄰的兩個(gè)光伏電池橋單元的行相連的第二引出端子和行相連的第一引出端子首尾相連，第1列的行相連的第一引出端子與第m行的行相連的第二引出端子相連，如此形成立體供電的結(jié)構(gòu)，如果某一塊或者幾塊光伏電池處于陰影中，其內(nèi)阻增大，并不影響其它光伏電池向外供電，從而提高了光伏電源的利用率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一光伏電池粘附于無(wú)人機(jī)殼的前面，第二光伏電池粘附于無(wú)人機(jī)殼的后面，第三光伏電池粘附于無(wú)人機(jī)殼的左面，第四光伏電池粘附于無(wú)人機(jī)殼的右面，如此配置，均衡光伏電池橋單元向外供電的性能。

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的旋翼無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)的組成示意圖；如圖3所示，驅(qū)動(dòng)器利用超級(jí)電容所存儲(chǔ)的電能驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)，從而使無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行。本發(fā)明中，超級(jí)電容優(yōu)選分形電容，其可利用轉(zhuǎn)換器對(duì)其進(jìn)行充電，以將電能存儲(chǔ)于其中。本發(fā)明中，驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器至少包括一個(gè)定子5和一個(gè)轉(zhuǎn)子4，定子4設(shè)置于轉(zhuǎn)子5外周，所述轉(zhuǎn)子5至少包括交錯(cuò)設(shè)置有呈n極性和s極性的永久磁鐵，所述定子至少包括第一定子繞組u1、v1和w1，它們分別設(shè)置于三個(gè)繞線柱或者三個(gè)線槽中；定子還至少包括第二定子繞組u2、v2和w2，第二定子繞組u2、v2和w2分別設(shè)置于另三個(gè)繞線柱或者三個(gè)線槽中，定子還至少包括第三定子繞組u3、v3和w3，它們分別與第一定子繞組設(shè)置于相同的三個(gè)繞線柱或者三個(gè)線槽中。后續(xù)結(jié)合圖4詳細(xì)說(shuō)明。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)包括第dc/ac轉(zhuǎn)換器15，其將超級(jí)電容c1提供的電能轉(zhuǎn)換為第一三相交流電，該第一三機(jī)交流分別施加于第一定子的繞組的三個(gè)線圈u1、v1和w1上用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)無(wú)人機(jī)的旋翼旋轉(zhuǎn)，從而使無(wú)人機(jī)飛行。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，超級(jí)電容c1利用第一充電模塊進(jìn)行充電，第一充放電模塊包括dc/dc轉(zhuǎn)換器1，dc/dc轉(zhuǎn)換器1的兩電源輸入端分別連接于超級(jí)電容c1的兩端，用于給超級(jí)電容c1充電。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，由于在無(wú)人機(jī)的機(jī)殼上粘附了太陽(yáng)能電池膜，其將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，無(wú)人機(jī)在飛行的過(guò)程中，dc/dc轉(zhuǎn)換器將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能存儲(chǔ)于超級(jí)電容c1中，如此，補(bǔ)充了超級(jí)電容c1能源的消耗，從而延長(zhǎng)了無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。

無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)還包括mppt控制模塊，其依據(jù)光伏電池輸出電壓、輸出電流的采樣值，調(diào)節(jié)充電器功率，在環(huán)境溫度、光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)，使太陽(yáng)能電池總處于最大功率輸出狀態(tài)，提高太陽(yáng)能電池的使用效率。如圖3所示，電阻r1和r2相串聯(lián)而后并聯(lián)到光伏電池兩端，其中間節(jié)點(diǎn)用于取出光伏電壓的取樣電壓；光伏電池的負(fù)極通過(guò)電阻r7接地，r7為電流采樣電阻，mppt控制模塊根據(jù)采樣電壓和采樣電流的值給dc/dc轉(zhuǎn)換器1提供控制信號(hào)。

無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)還包括整流器10，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在第二定子繞組的三個(gè)線圈u2、v2和w2中產(chǎn)生感應(yīng)電流。整流器10用于對(duì)第二定子繞組u2、v2和w2所輸出的電流進(jìn)行整流濾波產(chǎn)生直流電壓。無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)還包括第二dc/ac轉(zhuǎn)換器12，其用于對(duì)整流器10所輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為第二三相交流電，并施加于第三定子繞組的三個(gè)線圈u3、v3和w3上，第三定子繞組與第一定子繞組的線圈數(shù)量相同，且通常設(shè)置在同一繞線柱或者線槽中。如此配置，提高了蓄電池的效率。優(yōu)選地，在整流器10和dc/ac轉(zhuǎn)換器12之間還設(shè)置了dc/dc轉(zhuǎn)換器11和超級(jí)電容c2，整流器10輸出的直流電能經(jīng)dc/dc轉(zhuǎn)換器11存儲(chǔ)于超級(jí)電容c2中，dc/ac轉(zhuǎn)換器12將超級(jí)電容c2提供的電能轉(zhuǎn)換為第二三相交流電。由于在定子包括第二定子繞組，在無(wú)人機(jī)飛行的過(guò)程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在第二定子繞組u2、v2和w2產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該感應(yīng)電壓經(jīng)整流器整流轉(zhuǎn)換為直流電，dc/dc轉(zhuǎn)換器11將該直流電能存儲(chǔ)于超級(jí)電容c2中，將超級(jí)電容c2提供電能轉(zhuǎn)換為與第一三相交流電同頻的交流電，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而節(jié)省了第一電池組和第二電池組的能源。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、第一采樣電路16和第二采樣電路13，其中第一采樣電路用于采樣dc/ac轉(zhuǎn)換器15所輸出的第一三相交流電的每一相的電壓和電流，第二采樣電路用于采樣dc/ac轉(zhuǎn)換器12所輸出的第二三相交流電電的每一相的電壓和電流，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊根據(jù)電壓和電流的采樣值分別控制第dc/ac轉(zhuǎn)換器15和dc/ac轉(zhuǎn)換器12。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可控制dc/ac轉(zhuǎn)換器15和dc/ac轉(zhuǎn)換器12輸出的三相交流電，使它們中的每一相同頻同相，如此，進(jìn)一步地節(jié)省畜電池組的電能。后續(xù)結(jié)合圖5詳細(xì)說(shuō)明其工作過(guò)程。

本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，在有微風(fēng)的情況下，微風(fēng)驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)的旋翼旋轉(zhuǎn)，旋翼帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選地在第二定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電能，該電能補(bǔ)充存儲(chǔ)于超級(jí)電容c2中。在有光的情況下，將光伏能存儲(chǔ)于超級(jí)電容c1中，如此，使得無(wú)人機(jī)攜帶的超級(jí)電容容量不必太大，從而減輕了無(wú)人機(jī)的載荷，也進(jìn)一步的延長(zhǎng)了無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。

旋翼無(wú)人機(jī)的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器還包括本地控制器，其包括人機(jī)接口和通信控制接口，所述人機(jī)接口用連接按鍵和顯示器；通信控制接口用于與本地個(gè)人計(jì)算機(jī)和/或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。

圖4是本發(fā)明提供的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的組成示意圖，如圖4所示，所述轉(zhuǎn)子5包括轉(zhuǎn)子磁鐵保持架18和交錯(cuò)設(shè)置有呈n極性和s極性的永久磁鐵。磁鐵保持架由非磁性材料制作。只要是非磁性材料，則磁鐵保持件的材質(zhì)沒(méi)有特別限定。在一個(gè)實(shí)施方式中，磁鐵保持件由非磁性金屬(例如鋁、鈦合金等)形成。如果永久磁鐵的溫度太高，則永久磁鐵有可能減磁。即，永久磁鐵的磁力有可能變?nèi)?。通過(guò)利用非磁性金屬來(lái)形成磁鐵保持件，能夠?qū)⒂谰么盆F所產(chǎn)生的熱量高效地向外部釋放，因此，能夠降低產(chǎn)生這樣的問(wèn)題的可能性。在另一實(shí)施方式中，磁鐵保持件由樹(shù)脂材料形成。通過(guò)由樹(shù)脂材料形成磁鐵保持件，能夠減輕磁鐵保持件的重量。進(jìn)而能夠獲得容易進(jìn)行磁鐵保持件的成形這樣的優(yōu)點(diǎn)。

永久磁鐵優(yōu)選使用稀土類磁鐵。一般而言，與相同大小的鐵素體磁鐵相比，稀土類磁鐵具有較強(qiáng)的磁力。作為稀土類磁鐵可以使用例如釤鈷磁鐵或者釹磁鐵。本發(fā)明的實(shí)施方式中特別優(yōu)選釹磁鐵。釹磁鐵與釤鈷磁鐵相比，相同大小時(shí)具有較強(qiáng)的磁力。因此，可以使用例如小型的永久磁鐵。與使用相同尺寸的釤鈷磁鐵的情況相比，通過(guò)使用釹磁鐵能夠提高能量轉(zhuǎn)換裝置的輸出(能夠取出較大的能量)。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式并不排除稀土類磁鐵以外的永久磁鐵。永久磁鐵使用鐵素體磁鐵當(dāng)然也是可以的。

所述定子至少包括線圈保持件，線圈保持件形成為環(huán)狀，沿其徑向至少均勻設(shè)置有六個(gè)繞線柱或者線槽。定子還至少包括第一定子繞組，其三個(gè)線圈u1、v1和w1分別設(shè)置于三個(gè)繞線柱或者三個(gè)線槽中；定子繞組中設(shè)置了第二定子繞組，其三個(gè)線圈u2、v2和w2分別設(shè)置于另三個(gè)繞線柱或者三個(gè)線槽中，設(shè)置第一定子繞組的三個(gè)線圈u1、v1和w1的三個(gè)線柱或者線槽與設(shè)置第二定子繞組的三個(gè)線圈u2、v2和w2的三個(gè)線柱或者線槽交錯(cuò)設(shè)置并相隔等間距，定子繞組中設(shè)置有第三定子繞組，其三個(gè)線圈u3、v3和w3分別與第一定子繞組的三個(gè)線圈u1、v1和w1同柱或者同槽設(shè)置，如此，使第一定子繞組的三個(gè)線圈與第三定子線圈的三個(gè)線圈分別緊耦合。

圖5是本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)模塊的控制流程圖；如圖5所示，發(fā)動(dòng)機(jī)模塊的控制過(guò)程如下：

步驟1：檢測(cè)第一采樣電路所采樣dc/ac轉(zhuǎn)換器15所輸出第一三相交流電每一相的電流信號(hào)和電壓信號(hào)；檢測(cè)第二采樣電路所采樣dc/ac轉(zhuǎn)換器12所輸出第二三相交流電每一相的電流信號(hào)和電壓信號(hào)；

步驟2：判斷，如果第一三相交流的每一相和第二三相交流電的每一相的電流和電壓信號(hào)的相位分別達(dá)到本地控制器指定的相角，則執(zhí)行步驟3；否則執(zhí)行步驟4；

步驟3：使dc/ac轉(zhuǎn)換器12輸出的三相交流電分別接入第三定子繞組；

步驟4：給dc/ac轉(zhuǎn)換器15和dc/ac轉(zhuǎn)換器12關(guān)發(fā)送控制信號(hào)，以分別調(diào)整dc/ac轉(zhuǎn)換器15所輸出第一三相交流電每一相的電流信號(hào)和電壓信號(hào)和dc/ac轉(zhuǎn)換器12所輸出第二三相交流電每一相的電流信號(hào)和電壓信號(hào)，而后返回步驟1。

發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)模塊至少包括處理器及存儲(chǔ)器，其控制流程可以編成計(jì)算機(jī)程序并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，處理器能夠調(diào)用存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)程序并進(jìn)行執(zhí)行。該存儲(chǔ)程序可以存儲(chǔ)于其它存儲(chǔ)介質(zhì)中，并在數(shù)據(jù)網(wǎng)中進(jìn)行傳送。

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成為能夠?qū)㈦娔?電力)和機(jī)械能(動(dòng)能)中的一方轉(zhuǎn)換為另一方。在一個(gè)實(shí)施方式中，磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器用作發(fā)電機(jī)。此時(shí)，由于無(wú)人機(jī)的旋翼旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能被賦予給磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器。第二定子線圈產(chǎn)生電壓。磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

在另一實(shí)施方式中，磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器用作電動(dòng)機(jī)。對(duì)第一定子線圈和第三定子線圈施加電能，并以規(guī)定的電角配置。對(duì)第一定子和/或第三定線圈的每一個(gè)施加的電壓的極性與電角同步被切換。由此，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。即、磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

本發(fā)明雖然以第一定子繞組、第二定子繞組和第三定子繞組均三個(gè)線圈為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于三個(gè)，分別可以一個(gè)以上的任意個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)還包括無(wú)線發(fā)射機(jī)，本發(fā)控制器9通過(guò)無(wú)線發(fā)射機(jī)與地面控制站進(jìn)行通信。下面結(jié)給圖6-8詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提供的無(wú)線發(fā)射機(jī)。

圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的固定翼無(wú)人機(jī)無(wú)線發(fā)射機(jī)的組成框圖，如圖6所示，無(wú)線發(fā)射機(jī)包括調(diào)制器400、載波產(chǎn)生器600、高頻功率放大器500和功放電源，所述調(diào)制器400用于將本地控制器9所提供的信號(hào)調(diào)制到振蕩器所產(chǎn)生的載波以產(chǎn)生調(diào)制波，所述高頻功率放大電路500用于對(duì)調(diào)制器產(chǎn)生的調(diào)制波進(jìn)行功率放大，本發(fā)明提供的無(wú)線發(fā)射機(jī)包括延遲器300，所述延遲器300用于調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器所產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行延遲而后提供給調(diào)制器400；功放電源包括：幅度檢測(cè)器200、處理器700和可變電源800，，所述幅度檢波器200用于提取調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器所產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)的幅值并提供給處理器700，所述處理器700根據(jù)該幅值控制可變電源800的輸出電壓，以供給高頻功率放大器500。

所述可變電源800包括n級(jí)直流電壓?jiǎn)卧髦绷麟妷簡(jiǎn)卧嗉?jí)聯(lián)，每個(gè)直流電壓?jiǎn)卧ㄒ粋€(gè)電池組，如e1、e2和en、一個(gè)續(xù)流二極管,如d1、d2和dn和一個(gè)電子開(kāi)關(guān),如t1、t2和tn，電池組的正極連接到續(xù)流二極管的負(fù)極；續(xù)流二極管的正極連接到電子開(kāi)關(guān)的第一端，電子開(kāi)關(guān)的第二端連接到電池組的負(fù)極，電子開(kāi)關(guān)的控制端連接到處理器，處理器根據(jù)幅度檢測(cè)器提供的信號(hào)控制電子開(kāi)關(guān)的通斷,所述n為大于或者等于2的整數(shù)。

更具體地，第一個(gè)直流電壓?jiǎn)卧ㄒ粋€(gè)電池組e1、一個(gè)續(xù)流二極管d81和一個(gè)電子開(kāi)關(guān)t1，電子開(kāi)關(guān)為cmos管，所述電池組e1的正極連接于續(xù)流二極管d81的負(fù)極；續(xù)流二極管d81的正極連接到cmos管t1的漏極，cmos管t1的源極連接到所述電池組e1的負(fù)極，cmos管t1的柵極連接到處理器700的一個(gè)輸出端，處理器700控制cmos管t1通斷。cmos管t1工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)cmos管t1的柵極輸入一個(gè)高電位時(shí)，cmos管t1導(dǎo)通，電池組e1的負(fù)極相當(dāng)于接到續(xù)流二極管d81的正極。續(xù)流二極管d1兩端的電壓為，上端為正，下端為負(fù)。當(dāng)cmos管t1的柵極輸入一個(gè)低電位時(shí)，cmos管t1截止。續(xù)流二極管d81兩端的電壓為二極管結(jié)電壓。

第二個(gè)直流電壓?jiǎn)卧ㄒ粋€(gè)電池組e2、一個(gè)續(xù)流二極管d82和一個(gè)電子開(kāi)關(guān)t2，電子開(kāi)關(guān)為cmos管，所述電池組e2的正極連接于續(xù)流二極管d2的負(fù)極；續(xù)流二極管d82的正極連接到cmos管t2的漏極，cmos管t2的源極連接到所述電池組e2的負(fù)極，cmos管t2的柵極連接到處理器700的一個(gè)輸出端，處理器700控制cmos管t2通斷。cmos管t2工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)cmos管t2的柵極輸入一個(gè)高電位時(shí)，cmos管t2導(dǎo)通，電池組e2的負(fù)極相當(dāng)于接到續(xù)流二極管d2的正極。續(xù)流二極管d82兩端的電壓為，上端為正，下端為負(fù)。當(dāng)cmos管t2的柵極輸入一個(gè)低電位時(shí)，cmos管t2截止。續(xù)流二極管d82兩端的電壓為二極管結(jié)電壓。

依次類推，第n個(gè)直流電壓?jiǎn)卧ㄒ粋€(gè)電池組en、一個(gè)續(xù)流二極管d8n和一個(gè)電子開(kāi)關(guān)tn，電子開(kāi)關(guān)為cmos管，所述電池組en的正極連接于續(xù)流二極管dn的負(fù)極；續(xù)流二極管dn的正極連接到cmos管tn的漏極，cmos管tn的源極連接到所述電池組en的負(fù)極，cmos管tn的柵極連接到處理器700的一個(gè)輸出端，處理器700控制cmos管tn通斷。cmos管tn工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)cmos管tn的柵極輸入一個(gè)高電位時(shí)，cmos管tn導(dǎo)通，電池組en的負(fù)極相當(dāng)于接到續(xù)流二極管d8n的正極。續(xù)流二極管dn兩端的電壓為，上端為正，下端為負(fù)。當(dāng)cmos管tn的柵極輸入一個(gè)低電位時(shí)，cmos管tn截止。續(xù)流二極管d8n兩端的電壓為二極管結(jié)電壓。

如此，如果每個(gè)直流電壓?jiǎn)卧碾娮娱_(kāi)關(guān)均同時(shí)導(dǎo)通的情況下，直流調(diào)制電源總的輸出總電壓為vcc1=e1+e2+…+en。本發(fā)明中各個(gè)直流電壓?jiǎn)卧敵龅碾妷褐迪嗤?/p>

本發(fā)明中，處理器700根據(jù)幅度檢波器提供的信號(hào)控制各個(gè)電子開(kāi)關(guān)的通斷，當(dāng)幅度大時(shí)，使多個(gè)電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，給功率放大器提供高的供電電源，當(dāng)幅度小時(shí)，使其中的幾個(gè)電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，給功率放大器提供小的共電電源。只要使相應(yīng)個(gè)的輸出電源之和略大于所檢測(cè)的幅度值就可，如此配置功放電源大大節(jié)省了能源，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)了無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間。

圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的無(wú)線發(fā)射機(jī)高頻功率放大器的電路圖，如圖7所示，本發(fā)明提供的高頻功率放大器包括高頻信號(hào)輸入端in、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)520、高頻放大器510、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)530、高頻信號(hào)輸出端out和偏置電路540，其中，高頻放大器510包括：晶體管t501和高頻扼流圈l2，所述偏置電路540連接于晶體管t501的基極并用于根據(jù)控制電壓vcon1給晶體管t501的基極提供偏置電流；晶體管t501的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)高頻扼流圈l2連接于電源vcc1，還連接于輸出匹配網(wǎng)絡(luò)530。優(yōu)選地，電源vcc1還通過(guò)濾波電容c3接地。

根據(jù)參考電壓給晶體管t501提供偏置電壓的偏置電路540包括晶體管t11，所述晶體管t11的集電極連接于電源vcc1，發(fā)射極依次經(jīng)電阻r11和高頻扼流圈l11連接于晶體管t501的基極。參考電壓由電源電路550提供，其用于控制晶體管t501的偏置量，電源電路550包括電阻r14、晶體管t12和晶體管t13，晶體管t5012連接成二極管的結(jié)構(gòu)，即晶體管t12的集電極和基極短路連接；晶體管t13連接成二極管的結(jié)構(gòu)，即晶體管t13的集電極和基極短路連接。電阻r14的第一端連接于控制電壓vcon1，第二端連接于晶體管t12的基極，晶體管t12和晶體管t13串聯(lián)連接，并連接于電阻r14和過(guò)沖控制電路之間?？刂菩盘?hào)vcon1用于控制偏置電路540的啟動(dòng)和停止。電源電路550中，設(shè)置電阻r14、晶體管t12和t13是為了在溫度變化時(shí)由于溫度偏移，引起的調(diào)制精度降低，上述部件起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。本發(fā)明中，電阻r11和高頻扼流圈l11相串聯(lián)的節(jié)點(diǎn)還經(jīng)旁通電容c12接地。

在控制電壓vcon1上升期間，加速電路用于臨時(shí)性地提高從電源電路550輸出的參考電壓，從而提高了由偏置電路540給晶體管t501的增加量。加速電路包括電容c11，時(shí)間常數(shù)控制電路、放電電路和過(guò)沖控制電路，電容c11的第一端連接于控制電壓vcon1，第二端連接于時(shí)間常數(shù)控制電路，放電電路與電容c11并聯(lián)聯(lián)系。放電電路包括晶體管t16，其柵極連接于地，源極連接于晶體管t14的基極，漏極連接于控制電壓vcon1。時(shí)間常數(shù)控制電路包括晶體管t14、電阻r12和晶體管t15，晶體管t14的基極連接于電容c11的第二端，集電極連接于電壓vcc1，發(fā)射極連接于電阻r12的端；電阻r12的第二端連接于晶體管t5015的基極；晶體管t15的集電極連接于電壓vcon1，發(fā)射極經(jīng)電阻r13連接于地。時(shí)間常數(shù)控制電路用于確定在電容c11充電和放電的時(shí)間常數(shù)。過(guò)沖電路用于確定從電源電路550輸出的參考電壓的量，根據(jù)電容c11的放電量，參考電壓臨時(shí)性地增加。例如，過(guò)沖電路可以是僅包括電阻的r13的電路，電阻r13的第一端連接于地，第二端連接于電源電路110。

圖7所示的高頻功率放大器中，高頻信號(hào)從輸入端in輸入，而后經(jīng)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)520進(jìn)行阻抗匹配輸入到包括晶體管t501的共射放大器的基極，經(jīng)功率放大從晶體管t501的集電極輸出，而后經(jīng)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)530與天線（圖1中未示）進(jìn)行阻抗匹配到輸出端out。

在控制電壓vcon1上升期間，對(duì)電容c11進(jìn)行充電，充電電流依次從晶體管t14的基極到發(fā)射極，電阻r12，晶體管t15的基極到發(fā)射極，流入到電阻r13。偏置晶體管t11的基極電位臨時(shí)性的升高，使放大晶體管t501的基極偏壓升高，從而使晶體管t501的增益臨時(shí)性地升高。在控制電壓vcon1下降期間，電容c11上的充電電荷由晶體管t16放電。本發(fā)明中由于配置了加速電路，進(jìn)一步抑制了由于放大器產(chǎn)生的熱量對(duì)調(diào)制精度的降低。

圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的無(wú)線發(fā)射機(jī)的載波產(chǎn)生器的電路圖，如圖8所示，本發(fā)明提供的載波產(chǎn)生器中：場(chǎng)效應(yīng)管t601的源極接地，漏極連接于電感l(wèi)601的第一端和變?nèi)荻O管d601的正極端，柵極連接于電感l(wèi)601的第二端；場(chǎng)效應(yīng)管t602的源極接地，漏極連接于電感l(wèi)601的第二端和變?nèi)荻O管d602的正極端，柵極連接于電感l(wèi)601的第一端；變?nèi)荻O管d602的負(fù)極端和變?nèi)荻O管d601的負(fù)極端相連，并連接于控制電壓ctrl，其用于控制兩個(gè)變?nèi)荻O管的電容量，進(jìn)而控制工作頻率。場(chǎng)效應(yīng)管t603的源極接地，漏極連接于電感l(wèi)602的第一端和變?nèi)荻O管d603的正極端，柵極連接于電感l(wèi)602的第二端；場(chǎng)效應(yīng)管t604的源極接地，漏極連接于電感l(wèi)602的第二端和變?nèi)荻O管d604的正極端，柵極連接于電感l(wèi)602的第一端；變?nèi)荻O管d603的負(fù)極端和變?nèi)荻O管d604的負(fù)極端相連，并連接于控制電壓ctrl，其用于控制兩個(gè)變?nèi)荻O管的電容量，進(jìn)而控制工作頻率。與電感l(wèi)601相耦合的電感l(wèi)603的第一端和與電感l(wèi)602相耦合的電感l(wèi)604的第一端之間連接電容c601，通過(guò)電容c601耦合；電感l(wèi)603的第二端與電感l(wèi)604的第二端之間連接電容c602，通過(guò)電容c602耦合；電感l(wèi)601的中間抽頭和電感l(wèi)602的中間抽頭連接于電流源s601；電感l(wèi)603的中間抽頭n1和電感l(wèi)604的中間抽頭n2連接于地。當(dāng)電流源中的電流流入到電感l(wèi)601中時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)振蕩信號(hào)s1，電感l(wèi)601與電感l(wèi)603耦合，從而產(chǎn)生一個(gè)與振蕩信號(hào)s1相位差為90度的振蕩信號(hào)s2，振蕩信號(hào)s2經(jīng)電容c601和電容c602耦合，在電感l(wèi)604上產(chǎn)生一個(gè)與振蕩信號(hào)s2相位差為90度的振蕩信號(hào)s3，電感l(wèi)604與電感l(wèi)602耦合，在電感l(wèi)602上具有與振蕩信號(hào)s3相位差為90度的振蕩信號(hào)s4。本發(fā)明提供的壓控振蕩器（vco）能夠產(chǎn)生相互正交的i、q兩路信號(hào)，便于對(duì)本地控制器9產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)延遲后進(jìn)行正交調(diào)制。

本發(fā)明中，由于采用了光伏電池橋單元的立體結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本，減輕了無(wú)人機(jī)的載荷；由于采用了磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，所以提高了電源的利用效率；由于采用于超級(jí)電容進(jìn)行存儲(chǔ)電能，進(jìn)一步減小了無(wú)人機(jī)的載荷。如此，大大延長(zhǎng)了無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的工作原理，但是具體實(shí)施方式僅是用于示范地說(shuō)明本發(fā)明。說(shuō)明書(shū)僅是用于解釋權(quán)利要求書(shū)。但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或者替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。