一种线缆放线装置，其包括框架，该框架由两个横截面为矩形的框架一体连接构成，两个矩形的框架的长度和宽度均不同，即一个大矩形框架和一个小矩形框架，该小矩形框架与大矩形框架之间包括一公共边，大矩形框架内嵌装光缆线盘(1)，大矩形框架内所述光缆线盘(1)的前部装有电机(2)，该电机(2)的输出轴与所述光缆线盘(1)的线盘轴连接，所述小矩形框架内由后向前依次安装张力轮(3)和线缆导轨(4)，该线缆导轨(4)的前方装有线缆运动传感器(5)，该线缆运动传感器(5)的前方装有应急切割器(6)。应急切割器(6)当发生张力失控或线缆和机体发生卷绕等意外情况时，通过火工品瞬时将线缆切断，以免造成坠机等严重事故。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种缆线放线装置，特别是一种用于共轴双旋翼无人直升机的缆 线放线装置，属于航空
技术介绍
无人直升机由于其具备起降便捷、定点悬停、机动性强的特点，因此作战用途广 泛，具有非常可观的作战潜力和发展前景。国外开展无人直升机研制比较早的国家有美国、 英国、加拿大、德国等。其中美国上世纪50年代就开始研究无人直升机，60年代QH-50A反 潜遥控直升机试飞成功，在越南战争中美国陆军就使用QH-50D无人直升机执行侦察、战场 监视、炮兵目标观测等任务。由于无人直升机飞行控制技术存在诸多难点，所以无人直升机 相对于固定翼无人机而言，技术和应用的发展一直较为迟缓。 在无人直升机中，共轴双旋翼是一种重要的直升机布局形式，共轴双旋翼无人直 升机和常规无人机布局有很大差别，共轴双旋翼无人直升机具有绕同一轴线正反旋转的上 下两幅旋翼，由于两幅旋翼旋转方向相反，所以其产生的扭矩在航向恒定的情况下相互抵 消，因而取消了尾桨；同时通过上下旋翼总距的差动操作来实现无人直升机的航向操纵，两 幅旋翼在直升机的飞行过程中既是升力面又是纵横向和航向的操纵面。共轴双旋翼无人直 升机由于独特的布局形式，非常适合光缆一类柔性线缆的快速敷设。将电缆放线机构与无 人机机体进行集成，利用无人直升机快速飞行和垂直起降能力，实现一个机动灵活，适应性 强的无人机线缆快速敷设系统。 但要工程上实现该系统，存在以下困难： 1)无人直升机是一个复杂的非线性、多输入多输出系统 从系统角度分析，无人直升机的非线性主要存在于数学模型的非线性和执行机构 的非线性上。由于旋翼动力特性的非线性效应严重，无人直升机不仅在不同飞行状态时的 特性差异较大，而且即使在同一飞行状态，当施加机动操纵量时，也会激发出强非线性响 应。同时，由于无人直升机通道之间的固有耦合严重，一个通道的执行机构非线性不仅影 响本通道的飞行响应，还会较强地影响到其他通道的响应。 2)控制对象的不确定性 无人直升机自主飞行控制系统设计者所面临的主要挑战是如何处理控制对象的 不确定性，即在数学建模所描述无人直升机动力学特性和实际系统不一致时，如何依然能 够对飞行器进行准确有效的控制。从控制系统理论的角度分析，无人直升机自主飞行控制 系统必须具有很强的鲁棒性，具体的控制算法和控制参数应该与动态模型弱相关，对于模 型的结构或参数摄动不敏感。 针对光缆敷设的无人直升机，除了上述困难外，还必须考虑柔性线缆在敷设过程 的特殊问题。 第一需要对线缆的应力，即所受的张力进行准确检测和估计，并控制光缆盘的放 线速度，保证光缆所受的张力在规定值以下，使光缆结构免受机械损伤。 toon] 第二需要控制光缆的放线速度，确保光缆在放线过程中施加给共轴双旋翼无人机 的外力恒定。 第三需要在柔性线缆张力的扰动下优化飞行控制算法，提高飞行器平台的飞行品 质，使得飞行器平台具有良好的操稳性。
技术实现思路
针对以上目的，本技术的第一方面提供一种共轴双旋翼无人直升机的缆线放 线装置，其包括框架，该框架由两个横截面为矩形的框架一体连接构成，两个矩形的框架的 长度和宽度均不同，即一个大矩形框架和一个小矩形框架，该小矩形框架与大矩形框架之 间包括一公共边，大矩形框架内嵌装光缆线盘，大矩形框架内所述光缆线盘的前部装有电 机，该电机的输出轴与所述光缆线盘的线盘轴连接，所述小矩形框架内由后向前依次安装 张力轮和线缆导轨，该线缆导轨的前方装有线缆运动传感器，该线缆运动传感器的前方装 有应急切割器，所述光缆线盘上的线缆连接至张力轮，张力轮与小矩形框架之间还装有张 力传感器，以便测量光缆线盘与张力轮之间线缆的张力，即大矩形框架内的设备构成放线 机构，小矩形框架内的设备构成张力控制机构。 优选的是，所述电机为直流电机。 本技术第一方面提供的线缆放线装置的工作方式是：将控制命令输入任务控 制装置，该控制装置控制放线机构放出线缆，张力传感器将线缆的高度、速度、航向等参数 反馈至航路生成器，该航路生成器、及张力控制机构的速度参数通过内环控制系统控制无 人直升机的飞行参数；此过程中，线缆通过张力轮向外释放，线缆导轨对线缆的方向起导向 作用，线缆运动传感器测出线缆的释放速度并作为内环控制系统的输入参数，应急切割器 的作用是当发生张力失控或线缆和机体发生卷绕等意外情况时，通过火工品瞬时将线缆切 断，以免造成坠机等严重事故。 本技术第二方面提供一种共轴双旋翼无人直升机飞行控制算法，其包括： (1)共轴双旋翼无人直升机与柔性线缆的动力学模型分析 综合考虑飞行控制系统系统的控制结构，采用两个单独的模型，其核心动力学模 型将单独反应直升机的姿态和速度特性的动力学方程。控制结构决定了该模型是一个2输 入、6输出的系统，它的状态空间方程表达见式（3.1): _9] i = ix+la,J = Cx (3.0 式（3. 1)中，！： = ,?= , * L^h _ 其中：A状态矩阵 B输入矩阵 C输出矩阵 暴 横向旋翼挥舞角；漏 纵向旋翼挥舞角；P 航向角速率； q俯仰角速率;_ 滚转角$ 俯仰角 前向速度； 侧向速度；纵向周期变矩 横向周期变矩； 在保证控制系统设计和仿真准确性的基础上，系统线性化模型为：【主权项】1. 一种线缆放线装置，其包括框架，该框架由两个横截面为矩形的框架一体连接构成， 两个矩形的框架的长度和宽度均不同，即一个大矩形框架和一个小矩形框架，该小矩形框 架与大矩形框架之间包括一公共边，大矩形框架内嵌装光缆线盘（1)，大矩形框架内所述光 缆线盘（1)的前部装有电机（2)，该电机（2)的输出轴与所述光缆线盘（1)的线盘轴连接， 所述小矩形框架内由后向前依次安装张力轮（3)和线缆导轨（4)，其特征在于：线缆导轨 (4)的前方装有线缆运动传感器（5)，该线缆运动传感器（5)的前方装有应急切割器（6)。2. 如权利要求1所述的线缆放线装置，其特征在于：所述光缆线盘（1)上的线缆连接 至张力轮（3)。3. 如权利要求2所述的线缆放线装置，其特征在于：张力轮（3)与小矩形框架之间的 还装有张力传感器，以便测量光缆线盘（1)与张力轮（3)之间线缆的张力，即大矩形框架内 的设备构成放线机构，小矩形框架内的设备构成张力控制机构。4. 如权利要求1-3中任一项所述的线缆放线装置，其特征在于：电机（2)为直流电机。5. 如权利要求1-3中任一项所述的线缆放线装置，其特征在于：线缆张力的峰值被控 制在0. 5N之内。【专利摘要】一种线缆放线装置，其包括框架，该框架由两个横截面为矩形的框架一体连接构成，两个矩形的框架的长度和宽度均不同，即一个大矩形框架和一个小矩形框架，该小矩形框架与大矩形框架之间包括一公共边，大矩形框架内嵌装光缆线盘(1)，大矩形框架内所述光缆线盘(1)的前部装有电机(2)，该电机(2)的输出轴与所述光缆线盘(1)的线盘轴连接，所述小矩形框架内由后向前依次安装张力轮(3)和线缆导轨(4)，该线缆导轨(4)的前方装有线缆运动传感器(5)，该线缆运动传感器(5)的前方装有应急切割器(6)。应急切割器(6)当发生张力失控或线缆和机体发生卷绕等意外情况时，通过火工品瞬时将线缆切断，以免造成坠机等严重事故。【IPC本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种线缆放线装置，其包括框架，该框架由两个横截面为矩形的框架一体连接构成，两个矩形的框架的长度和宽度均不同，即一个大矩形框架和一个小矩形框架，该小矩形框架与大矩形框架之间包括一公共边，大矩形框架内嵌装光缆线盘(1)，大矩形框架内所述光缆线盘(1)的前部装有电机(2)，该电机(2)的输出轴与所述光缆线盘(1)的线盘轴连接，所述小矩形框架内由后向前依次安装张力轮(3)和线缆导轨(4)，其特征在于：线缆导轨(4)的前方装有线缆运动传感器(5)，该线缆运动传感器(5)的前方装有应急切割器(6)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳市鸣鑫航空科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。