一种基于二自由度直升机的运动模型制造技术

本实用新型专利技术涉及直升机控制领域，特别涉及一种基于二自由度直升机的运动模型。包括机械结构以及控制结构，机械结构由模型机身和金属底座组成，具有位于机头的前螺旋桨与位于机尾的后螺旋桨，前螺旋桨与后螺旋桨互相垂直，并且由外壳保护，防止外界对它的干扰也避免桨片高速旋转时可能对周围产生的伤害，前螺旋桨以水平面为旋转平面，后螺旋桨则以沿着机身方向的铅垂面为旋转平面，分别控制直升机模型的俯仰方向和偏航方向的运动姿态。解决直升机试验存在的成本高、危险性大等背景技术中的缺点，大大减少了危险性，节约了大量成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及直升机控制领域，特别涉及一种基于二自由度直升机的运动模型。
技术介绍
随着自动控制理论的成熟和自动控制技术的发展，直升机无论在军事还是民用上都得到了广泛的应用。在现实生活中，由于直升机飞行试验危险性大，传感器成本高，在实际飞行中验证控制存在很多安全隐患，所以在进行飞行试验之前，一般都要进行模型仿真飞行试验，即采用地面的模拟飞行系统来尽可能模拟真实飞行时的运动情况。这样不但可以节省人力、物力、财力，还可以对直升机的飞行试验有一定的预测作用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种基于二自由度直升机的运动模型，解决直升机试验存在的成本高、危险性大等
技术介绍
中的缺点，大大减少了危险性，节约了大量成本。本技术是这样实现的，一种基于二自由度直升机的运动模型，包括机械结构以及控制结构，机械结构由模型机身和金属底座组成，具有位于机头的前螺旋桨与位于机尾的后螺旋桨，前螺旋桨与后螺旋桨互相垂直，并且由外壳保护，防止外界对它的干扰也避免桨片高速旋转时可能对周围产生的伤害，前螺旋桨以水平面为旋转平面，后螺旋桨则以沿着机身方向的铅垂面为旋转平面，分别控制直升机模型的俯仰方向和偏航方向的运动姿??τ O进一步地，该模型包含有主芯片控制器，陀螺仪，液晶显示屏，无刷电调、无刷电机，其中由PC机通过串口通讯连接主芯片控制器，主芯片控制器的输出端通过两个无刷电调分别连接有无刷电机，其中一个无刷电机连接有作为主旋翼的前螺旋桨，另一个无刷电机连接有作为尾浆的后螺旋桨，主芯片控制器的输入端连接陀螺仪，通过陀螺仪模块测量实时角度数据反馈给主芯片控制器，主芯片控制器发送PWM波控制无刷电机旋转改变直升机姿态。进一步地，主芯片控制器为32位的STM32F103C8T6芯片。进一步地，陀螺仪为可提供三轴角加速度和角速度的MPU-6050陀螺仪。基于二自由度直升机的运动模型进一步地，前螺旋桨直径20.32英寸，提供俯仰方向升力；后螺旋桨直径15.24英寸，提供水平角度旋转力；采用无刷电机作为动力源。进一步地，液晶显示屏采用η5110显示屏显示角度数据。进一步地，主芯片控制器的核心为单片机。本技术与现有技术相比，有益效果在于:本技术实现PID控制器来控制模拟直升机的飞行姿态，并将运行状态数据直接在显示屏上显示，或者通过串口通信传到上位机，而且能够使模拟直升机按照给定的飞行姿态指令(键盘输入或上位机控制)正确模拟出二自由度的飞行情况，并且保证具有良好的动、静态性能。对于减少直升机飞行试验的危险性。【附图说明】图1是本技术实施例提供的控制结构的框图；图2是本技术实施例提供的机械结构的结构示意图。【具体实施方式】为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参见图2，一种基于二自由度直升机的运动模型，包括机械结构以及控制结构，机械结构由模型机身I和金属底座2组成，具有位于机头的前螺旋桨3与位于机尾的后螺旋桨4，前螺旋桨3与后螺旋桨4互相垂直，并且由外壳保护，防止外界对它的干扰也避免桨片高速旋转时可能对周围产生的伤害，前螺旋桨3以水平面为旋转平面，后螺旋桨4则以沿着机身方向的铅垂面为旋转平面，分别控制直升机模型的俯仰方向和偏航方向的运动姿态。利用集电滑环来连接位于模型上面的电机与下面的控制器，省去了连接的导线，避免了由于模型直升机旋转产生的导线缠绕现象。见图1，该模型包含有主芯片控制器，陀螺仪，液晶显示屏，无刷电调、无刷电机，其中由PC机通过串口通讯连接主芯片控制器，主芯片控制器的输出端通过两个无刷电调A和无刷电调B分别连接有无刷电机A和无刷电机B，其中一个无刷电机连接有作为主旋翼的前螺旋桨，另一个无刷电机连接有作为尾浆的后螺旋桨，主芯片控制器的输入端连接陀螺仪，通过陀螺仪模块测量实时角度数据反馈给主芯片控制器，主芯片控制器发送PWM波控制无刷电机旋转改变直升机姿态。在主芯片控制器上连接有键盘用于控制的输入。主芯片控制器为32位的STM32F103C8T6芯片。陀螺仪为可提供三轴角加速度和角速度的MPU-6050陀螺仪。基于二自由度直升机的运动模型前螺旋桨直径20.32英寸，提供俯仰方向升力；后螺旋桨直径15.24英寸，提供水平角度旋转力；采用无刷电机作为动力源。液晶显示屏采用n5110显示屏显示角度数据。主芯片控制器的核心为单片机。在控制结构作用下，前后两个螺旋桨由分别由两个直流电动机直接驱动，由空气动力学知识得知，电机转动会在主旋翼上产生升力，使主旋翼上升，尾桨两侧也会一定的偏转力，使得尾桨也运动。当发生了角度偏转之后，俯仰轴和偏航轴角度采用MPU6050模块的DMP技术实现精确测量，将它采集的数据进行处理分析，结果再反馈给控制中心，进而进行角度修正。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。【主权项】1.一种基于二自由度直升机的运动模型，其特征在于，包括机械结构以及控制结构，机械结构由模型机身和金属底座组成，具有位于机头的前螺旋桨与位于机尾的后螺旋桨，前螺旋桨与后螺旋桨互相垂直，并且由外壳保护，防止外界对它的干扰也避免桨片高速旋转时可能对周围产生的伤害，前螺旋桨以水平面为旋转平面，后螺旋桨则以沿着机身方向的铅垂面为旋转平面，分别控制直升机模型的俯仰方向和偏航方向的运动姿态。2.如权利要求1所述的基于二自由度直升机的运动模型，其特征在于，该模型的控制结构包含有主芯片控制器，陀螺仪，液晶显示屏，无刷电调、无刷电机，其中由PC机通过串口通讯连接主芯片控制器，主芯片控制器的输出端通过两个无刷电调分别连接有无刷电机，其中一个无刷电机连接有作为主旋翼的前螺旋桨，另一个无刷电机连接有作为尾浆的后螺旋桨，主芯片控制器的输入端连接陀螺仪，通过陀螺仪模块测量实时角度数据反馈给主芯片控制器，主芯片控制器发送PWM波控制无刷电机旋转改变直升机姿态。3.如权利要求2所述的基于二自由度直升机的运动模型，其特征在于，主芯片控制器为 32 位的 STM32F103C8T6 芯片。4.如权利要求2所述的基于二自由度直升机的运动模型，其特征在于，陀螺仪为可提供三轴角加速度和角速度的MPU-6050陀螺仪。5.如权利要求2所述的基于二自由度直升机的运动模型，其特征在于，前螺旋桨直径20.32cm，提供俯仰方向升力；后螺旋桨直径15.24cm，提供水平角度旋转力；采用无刷电机作为动力源。6.如权利要求2所述的基于二自由度直升机的运动模型，其特征在于，液晶显示屏采用n5110显示屏显示角度数据。7.如权利要求2所述的基于二自由度直升机的运动模型，其特征在于，主芯片控制器的核心为单片机。【专利摘要】本技术涉及直升机控制领域，特别涉及一种基于二自由度直升机的运动模型。包括机械结构以及控制结构，机械结构由模型机身和金属底座组成，具有位于机头的前螺旋桨与位于机尾的后螺旋桨，前螺旋桨与后螺旋桨互相垂直，并且由外壳保护，防止外界对它的干扰也避免桨片高速旋转时可能对周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二自由度直升机的运动模型，其特征在于，包括机械结构以及控制结构，机械结构由模型机身和金属底座组成，具有位于机头的前螺旋桨与位于机尾的后螺旋桨，前螺旋桨与后螺旋桨互相垂直，并且由外壳保护，防止外界对它的干扰也避免桨片高速旋转时可能对周围产生的伤害，前螺旋桨以水平面为旋转平面，后螺旋桨则以沿着机身方向的铅垂面为旋转平面，分别控制直升机模型的俯仰方向和偏航方向的运动姿态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于晓蔓，陈友聪，马东旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22