一种系留无人机自动收放线控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种系留无人机自动收放线控制系统，其中，包括：PLC、伺服驱动器、伺服电机、张力传感器及飞行控制器；该伺服电机用于控制系留无人机的线缆动作；该伺服驱动器用于控制伺服电机；该张力传感器用于感知线缆张力值大小；该飞行控制器，用于控制系留无人机的飞行状态；该PLC用于根据该张力传感器以及该飞行控制器的信息，控制该伺服驱动器。本发明专利技术的系留无人机自动收放线控制系统，解决了现有的系留无人机以较大的加速度加、减速时，自动收放线装置的快速响应和出现刮风等外界干扰时，自动收放线装置的抗干扰问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机
，特别涉及一种系留无人机自动收放线控制系统。
技术介绍
近年来，系留无人机的应用和研究广泛受到有关各个方面的重视。由于载重、体积和飞行时间的限制，系留无人机大多依靠地面电源通过电缆供电，通过地面电源供电的小型无人机可以满足长时间运行的要求。在操作系留无人机的上升和下降过程中，电源线缆需要进行有序的排线和收放，以防止系留无人机运行过程中可能遇到的线缆缠绕、阻碍飞行等问题。系留无人机的线缆收放问题是操作系留无人机过程中的一个不可忽视的问题，目前国内外的相关公司都没有提出好的解决办法，主要操作方式是采用人力手动收放线，这种收放线方式效率极低，收放线时间长，占用较大的人力成本，增加了系留无人机的使用成本。大多数情况下系留无人机的的上升、下降、悬停等动作，主要是由飞行控制器的飞控指令实现控制的。但是由于使用过程中，系留无人机的电缆线收放会有其他的实际问题，导致线缆缠绕、牵拉等问题。根据系留无人机在上升和下降过程中，电缆线上需要有一定的张力，以保证排线的有序性和系留无人机的飞行不受自动收放线装置的干扰。一般的张力控制系统常应用于电线电缆生产、印刷、金属锻压、复合材料制造、纺织、造纸等行业。本专利技术采用了专门的张力控制系统以控制系留无人机的线缆收放速度，解决了系留无人机的自动收放线问题。实用的系留无人机自动收放线控制系统可以解决以下两个问题：系留无人机以较大的加速度加、减速时，自动收放线装置的快速响应问题。出现刮风等外界干扰时，自动收放线装置的抗干扰问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种系留无人机自动收放线控制系统，用于解决现有的系留无人机以较大的加速度加、减速时，自动收放线装置的快速响应和出现刮风等外界干扰时，自动收放线装置的抗干扰问题。本专利技术的一种系留无人机自动收放线控制系统，其中，包括：PLC、伺服驱动器、伺服电机、张力传感器及飞行控制器；该伺服电机用于控制系留无人机的线缆动作；该伺服驱动器用于控制伺服电机；该张力传感器用于感知线缆张力值大小；该飞行控制器，用于控制系留无人机的飞行状态；该PLC用于根据该张力传感器以及该飞行控制器的信息，控制该伺服驱动器。根据本专利技术的系留无人机自动收放线控制系统的一实施例，其中，该PLC根据系留无人机的飞行高度、速度和加速度以及张力传感器的张力值，控制该伺服驱动器。根据本专利技术的系留无人机自动收放线控制系统的一实施例，其中，还包括：上位机系统，用于进行PLC的设定。根据本专利技术的系留无人机自动收放线控制系统的一实施例，其中，该伺服驱动器包括：绕线伺服、排线伺服以及导线伺服。根据本专利技术的系留无人机自动收放线控制系统的一实施例，其中，该该伺服电机包括：绕线执行机构、排线执行机构以及导线执行机构。根据本专利技术的系留无人机自动收放线控制系统的一实施例，其中，该PLC根据该张力传感器的张力值判断张力变化为外部恶劣环境或系留无人机的加减速变化引起，并根据不同情况分别进行控制。本专利技术系留无人机自动收放线控制系统具有以下优点和显著效益：(1)本专利技术将收放线控制应用在系留无人机这种特殊对象上，实现了控制自动收放线的作用，节省了大量的时间成本和人力成本，提高了工作效率。(2)本专利技术使用飞控指令与张力传感器相结合的控制策略，实现了系留无人机线缆的有序排线、绕线和收放线，使系留无人机的收放线能够自动化，机械化，并提升了系统可靠性。(3)本发明规定了适用于系留无人机自动收放线控制系统的的张力值变化范围(1～10之间)，使PLC能判断当前的张力干扰时来自于无人机的加减速还是外部环境的干扰，实现了系留无人机的收放线系统自动化，智能化。附图说明图1所示为系留无人机自动收放线控制系统应用示意图；图2所示为系留无人机自动收放线控制系统的模块图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。图1所示为系留无人机自动收放线控制系统应用示意图，图2所示为系留无人机自动收放线控制系统的模块图，如图1以及图2所示，系留无人机自动收放线控制系统应用时的主要组成部分为系留无人机1和伺服控制模块2。系留无人机1可以是采用地面电源供电的无人机，伺服控制模块2可以是用来控制自动收放线的系统模块。如图1以及图2所示，系留无人机自动收放线控制系统主要包括PLC3、伺服驱动器4、伺服电机5、张力传感器6及飞行控制器7。PLC3是可编程逻辑控制器，可以进行逻辑编程和控制，PLC3根据系留无人机控制指令和飞行状态参数调整基本放线长度。伺服驱动器4是控制伺服电机5的控制器，伺服驱动器4通过接收来自PLC3的速度指令，用来控制伺服电机5实现相应的运动；伺服电机5按照伺服驱动器4的控制，进行相应的运动。伺服电机5是系统中控制机械元件运转的发动机。张力传感器6安装于合适的位置，用来感知线缆张力值大小，并输出反馈至PLC3。飞行控制器7是用来控制系留无人机的飞行状态，向系留无人机和PLC3发送飞控指令。参考图2，本专利技术的系留无人机自动收放线控制系统的一实施例，线缆张力值的设定必须在电缆的承受范围，可以通过上位机10修改设定值。其中，线缆张力值的取值范围在1～10之间，此数值范围为加权之后的数值范围，来源于多次的实际测量和理论分析。PLC3与系留无人机1进行通信，获取系留无人机的飞行高度、速度和加速度等信息，PLC3根据张力传感器6实时监测反馈的数值判断当前的张力变化情况，如张力值超出1～10的范围，认为是外部恶劣环境的干扰；如张力值在1～10的范围内认为是是来自于系留无人机的加减速变化，PLC3可以针对两种不同的情况相应地调整控制伺服驱动器4。参考图2，当系留无人机的加速度出现变化或者遭遇刮风等恶劣环境的时候，线缆的张力发生变化，张力传感器6感应到线缆张力的变化，并通过A/D转换器8输入PLC3；PLC3接收到信号后运行PI控制算法，并分别通过三个D/A转换器9分别输出信号到伺服驱动器4的绕线伺服41、导线伺服42和排线伺服43，控制伺服电机5的绕线执行机构51、导线执行机构52以及排线执行机构53，控制线缆的绕线和排线，能够使线缆有序地进行收放。参考图1以及图2，简述本专利技术的系留无人机自动收放线控制系统的具体应用：飞行控制器7发送飞控指令至系留无人机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系留无人机自动收放线控制系统，其特征在于，包括：PLC、伺服驱动器、伺服电机、张力传感器及飞行控制器；该伺服电机用于控制系留无人机的线缆动作；该伺服驱动器用于控制伺服电机；该张力传感器用于感知线缆张力值大小；该飞行控制器，用于控制系留无人机的飞行状态；该PLC用于根据该张力传感器以及该飞行控制器的信息，控制该伺服驱动器。

【技术特征摘要】
1.一种系留无人机自动收放线控制系统，其特征在于，包括：
PLC、伺服驱动器、伺服电机、张力传感器及飞行控制器；
该伺服电机用于控制系留无人机的线缆动作；
该伺服驱动器用于控制伺服电机；
该张力传感器用于感知线缆张力值大小；
该飞行控制器，用于控制系留无人机的飞行状态；
该PLC用于根据该张力传感器以及该飞行控制器的信息，控制该
伺服驱动器。
2.如权利要求1所述的系留无人机自动收放线控制系统，其特
征在于，该PLC根据系留无人机的飞行高度、速度和加速度以及张力
传感器的张力值，控制该伺服驱动器。
3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫国玉，马承振，李鹏，刘锟，任洁琦，贾俊锋，
申请(专利权)人：北京计算机技术及应用研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11