【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术涉及微小无人机飞行控制的，特别是轻量化遥控固定翼无人机变形翼及其控制方法的。
技术介绍
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技术介绍
1、固定翼微小无人机技术广泛应用于农业、建筑以及消防等领域，例如在农田上进行植保作业、在建筑工地空中执行施工质量检测等。
2、压电纤维双晶片作动器可作为微小固定翼无人机变形翼的作动器，目前对在飞行过程中微小固定翼无人机的变形翼压电作动器变形控制方法存在难以通过轻量化控制系统方案来实现变形驱动与检测的问题，导致变形带来的增升减阻效益被增加的重量所牺牲，固定翼无人机因此需要开展轻量化的压电纤维双晶片作动器变形控制检测方案的探索，从而提高微小固定翼无人机在复杂环境中的飞行综合效能。
技术实现思路
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技术实现思路
1、本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼及其控制方法，变形翼整体选用轻量化控制部件，主要通过变形控制部分控制固定翼无人机飞行过程中柔性机翼的变形，从而实现对固定翼无人机的飞行控制，另外还具有飞行姿态控制及导航控制部分，协调作用使得无人机在复杂环境中稳定飞行。
2、为实现上述目的，本专利技术提出了一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼及其控制方法，变形翼选用轻量化控制部件，变形翼安装于固定翼无人机中，所述轻量化控制部件包括小型固定翼无人机机载电池、固定翼无人机遥控器、主控制器、固定翼无人机遥控接收机、微型遥控高压放大器、惯性测量单元、压电纤维双晶片作动器和聚偏二氟乙烯压电薄膜
3、作为优选，所述小型固定翼无人机机载电池的输出电压为12v电压，所述小型固定翼无人机机载电池的正负极与所述微型遥控高压放大器供电端口正负极引脚电性连接，可给微型遥控高压放大器提供正常工作所需电压。
4、作为优选，所述微型遥控高压放大器具有结构简单，接线方便，占用无人机内部空间小，易于固定的特点，具有三输出通道；所述微型遥控高压放大器的两通道为输出0-2000v的可变电压；所述微型遥控高压放大器的另一通道输出固定500v电压用于偏置，微型遥控高压放大器通过电压偏置使微型遥控高压放大器的两通道输出范围在-500～1500v；微型遥控高压放大器存在两种输入模式，即两路模拟输入控制输出电压或使用脉冲宽度调制输入接口，微型遥控高压放大器采用脉冲宽度调制输入模式。
5、作为优选，所述微型遥控高压放大器的两输入端通道与固定翼无人机遥控接收机输出脉冲宽度调制的两通道连接；所述微型遥控高压放大器的控制地端子与使能端子短接，且短接后的所述控制地端子与固定翼无人机遥控接收机的接地端子连接。
6、聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器具有质量小、柔性好的特性，对压电纤维双晶片作动器的变形影响较小；选用聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器进行变形反馈，变形调节回路只经历固定翼无人机遥控接收机、微型遥控高压放大器及压电纤维双晶片作动器，避免了较长反馈路径产生额外的干扰，提高了无人机变形翼的变形控制精度。
7、一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼的控制方法，其特征在于：
8、变形控制的实现包括固定翼无人机遥控器控制固定翼无人机飞行过程中变形翼后端的柔性机翼的变形，实现飞行控制；所述的固定翼无人机遥控器与固定翼无人机遥控接收机进行无线对频，操控者可操控固定翼无人机遥控器的摇杆发出指令，所述的指令经主控制器传输至固定翼无人机遥控接收机，固定翼无人机遥控接收机的两通道输出在1～2ms变化的脉冲宽度调制信号，微型遥控高压放大器的两通道接收脉冲宽度调制信号输出-500～1500v的变化电压，微型遥控高压放大器的两通道分别与压电纤维双晶片作动器的上、下片的正极连接，微型遥控高压放大器的另一通道与压电纤维双晶片作动器的上、下片的负极连接，微型遥控高压放大器输出电压的变化使得压电纤维双晶片作动器进行不同程度及方向的变形，聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器在压电纤维双晶片作动器变形时测量其变形量并反馈，且所述压电纤维双晶片作动器的变形带动变形翼发生变形；
9、姿态控制的实现包括：变形翼上的惯性测量单元对具有变形翼的固定翼无人机飞行姿态进行测量，根据当前姿态的状态经主控制器产生姿态稳定控制指令，并将姿态稳定控制指令发送给固定翼无人机遥控接收机，再传递给微型遥控高压放大器作用于控制压电纤维双晶片作动器，达到飞行姿态的稳定控制；
10、导航控制的实现包括：通过无线电导航对固定翼无人机飞行方位的观测，据实时的方位经固定翼无人机遥控器改变导航控制指令，并将导航控制指令发送给固定翼无人机遥控接收机，再传递给微型遥控高压放大器作用于控制压电纤维双晶片作动器，达到对飞行方位的控制，使得固定翼无人机能够在预设的路线上飞行。
11、作为优选，所述的固定翼无人机遥控器与固定翼无人机遥控接收机进行无线对频具体为：通过固定翼无人机遥控器的按键设置使固定翼无人机遥控接收机为混合控制模式且固定翼无人机遥控接收机的1、2通道输出反向脉冲宽度调制信号，固定翼无人机遥控接收机混合控制且1、2通道反向输出后，固定翼无人机遥控器右侧转向摇杆左右拖动可同时控制固定翼无人机遥控接收机的1、2通道；所述固定翼无人机遥控器右侧转向摇杆置于中位时，固定翼无人机遥控接收机1、2通道输出脉冲宽度调制信号均1.5ms；所述固定翼无人机遥控器右侧转向摇杆由中位拖动至最左端过程中，固定翼无人机遥控接收机1通道输出脉冲宽度调制信号由1.5ms减小至1ms，固定翼无人机遥控接收机2通道输出脉冲宽度调制信号由1.5ms增大至2ms；所述固定翼无人机遥控器右侧转向摇杆由中位拖动至最右端过程中，固定翼无人机遥控接收机1通道输出脉冲宽度调制信号由1.5ms增大至2ms，固定翼无人机遥控接收机2通道输出脉冲宽度调制信号由1.5ms减小至1ms。
12、作为优选，所述的微型遥控高压放大器接收脉冲宽度调制信号，当固定翼无人机遥控接收机的任一通道输出的脉冲宽度调制信号由1.5ms增大至2ms过程中，微型遥控高压放大器对应通道输出电压由0v增大至1500v；当固定翼无人机遥控接收机的任一通道输出的脉冲宽度调制信号由1.5ms减小至1ms过程中，微型遥控高压放大器对应通道输出电压由0v减小至-500v。
13、作为优选，所述的变形量的实时检测：将聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼，其特征在于：变形翼选用轻量化控制部件，变形翼安装于固定翼无人机中，所述轻量化控制部件包括小型固定翼无人机机载电池、固定翼无人机遥控器、主控制器、固定翼无人机遥控接收机、微型遥控高压放大器、惯性测量单元、压电纤维双晶片作动器(2)和聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)，小型固定翼无人机机载电池与微型遥控高压放大器及固定翼无人机遥控接收机连接供电，固定翼无人机遥控接收机输出脉冲宽度调制的两个通道与微型遥控高压放大器的两通道分别连接并提供输入，微型遥控高压放大器的输出端与压电纤维双晶片作动器(2)连接，固定翼无人机遥控器与固定翼无人机遥控接收机进行无线对频连接，聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)形状为细长矩形，聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)沿长度方向粘贴在压电纤维双晶片作动器(2)表面。
2.如权利要求1所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼，其特征在于：所述小型固定翼无人机机载电池的输出电压为12V电压，所述小型固定翼无人机机载电池的正负极与所述微型遥控高压放大器供电端口正负极引脚电性连接。
3.如权利要求1所述的一种轻量化遥
4.如权利要求1所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼，其特征在于：所述微型遥控高压放大器的两输入端通道与固定翼无人机遥控接收机输出脉冲宽度调制的两通道连接；所述微型遥控高压放大器的控制地端子与使能端子短接，且短接后的所述控制地端子与固定翼无人机遥控接收机的接地端子连接。
5.基于权利要求1-4任一项所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼的控制方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼的控制方法，其特征在于：所述的固定翼无人机遥控器与固定翼无人机遥控接收机进行无线对频具体为：通过固定翼无人机遥控器的按键设置使固定翼无人机遥控接收机为混合控制模式且固定翼无人机遥控接收机的1、2通道输出反向脉冲宽度调制信号，固定翼无人机遥控接收机混合控制且1、2通道反向输出后，固定翼无人机遥控器右侧转向摇杆左右拖动可同时控制固定翼无人机遥控接收机的1、2通道；所述固定翼无人机遥控器右侧转向摇杆置于中位时，固定翼无人机遥控接收机1、2通道输出脉冲宽度调制信号均1.5ms；所述固定翼无人机遥控器右侧转向摇杆由中位拖动至最左端过程中，固定翼无人机遥控接收机1通道输出脉冲宽度调制信号由1.5ms减小至1ms，固定翼无人机遥控接收机2通道输出脉冲宽度调制信号由1.5ms增大至2ms；所述固定翼无人机遥控器右侧转向摇杆由中位拖动至最右端过程中，固定翼无人机遥控接收机1通道输出脉冲宽度调制信号由1.5ms增大至2ms，固定翼无人机遥控接收机2通道输出脉冲宽度调制信号由1.5ms减小至1ms。
7.如权利要求5所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼的控制方法，其特征在于：所述的微型遥控高压放大器接收脉冲宽度调制信号，当固定翼无人机遥控接收机的任一通道输出的脉冲宽度调制信号由1.5ms增大至2ms过程中，微型遥控高压放大器对应通道输出电压由0V增大至1500V；当固定翼无人机遥控接收机的任一通道输出的脉冲宽度调制信号由1.5ms减小至1ms过程中，微型遥控高压放大器对应通道输出电压由0V减小至-500V。
8.如权利要求5所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼的控制方法，其特征在于：所述的变形量的实时检测：将聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)附着于压电纤维双晶片作动器(2)，压电纤维双晶片作动器(2)变形时带动聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)变形，将聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)传输变形所带来的传感电压变化，由其应变与传感电压变化的关系式计算得出实时的变形量，由于其紧密附着于压电纤维双晶片作动器(2)，测量的变形量即压电纤维双晶片作动器(2)的变形量，将其反馈给固定翼无人机遥控接收机从而调节脉冲宽度调制信号。
9.如权利要求8所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼的控制方法，其特征在于：所述的聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)应变与传感电压变化的关系式为，
...【技术特征摘要】
1.一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼，其特征在于：变形翼选用轻量化控制部件，变形翼安装于固定翼无人机中，所述轻量化控制部件包括小型固定翼无人机机载电池、固定翼无人机遥控器、主控制器、固定翼无人机遥控接收机、微型遥控高压放大器、惯性测量单元、压电纤维双晶片作动器(2)和聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)，小型固定翼无人机机载电池与微型遥控高压放大器及固定翼无人机遥控接收机连接供电，固定翼无人机遥控接收机输出脉冲宽度调制的两个通道与微型遥控高压放大器的两通道分别连接并提供输入，微型遥控高压放大器的输出端与压电纤维双晶片作动器(2)连接，固定翼无人机遥控器与固定翼无人机遥控接收机进行无线对频连接，聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)形状为细长矩形，聚偏二氟乙烯压电薄膜传感器(3)沿长度方向粘贴在压电纤维双晶片作动器(2)表面。
2.如权利要求1所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼，其特征在于：所述小型固定翼无人机机载电池的输出电压为12v电压，所述小型固定翼无人机机载电池的正负极与所述微型遥控高压放大器供电端口正负极引脚电性连接。
3.如权利要求1所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼，其特征在于：所述微型遥控高压放大器具有三输出通道；所述微型遥控高压放大器的两通道为输出0-2000v的可变电压；所述微型遥控高压放大器的另一通道输出固定500v电压用于偏置，微型遥控高压放大器通过电压偏置使微型遥控高压放大器的两通道输出范围在-500～1500v；所述微型遥控高压放大器采用脉冲宽度调制输入模式。
4.如权利要求1所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼，其特征在于：所述微型遥控高压放大器的两输入端通道与固定翼无人机遥控接收机输出脉冲宽度调制的两通道连接；所述微型遥控高压放大器的控制地端子与使能端子短接，且短接后的所述控制地端子与固定翼无人机遥控接收机的接地端子连接。
5.基于权利要求1-4任一项所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼的控制方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的一种轻量化遥控固定翼无人机变形翼的控制方法，其特征在于：所述的固定翼无人机遥控器与固定翼无人机遥控接收机进行无线对频具体为：通过固定翼无人机遥...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡凯明，刘俊博，施阁，严天宏，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
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