無人直升機的設(shè)計與組裝

1、無人直升機的設(shè)計和組裝無人直升機的設(shè)計和組裝蔡國偉彭克茂陳本李唐摘要摘要—一個簡單的無人機直升機被稱為非線性控制技術(shù)的測試平臺。無人機直升機包括：（1）先進的無線電遙控作為一項基本載體（2）一個簡單的航空電子系統(tǒng)（3）地面支持系統(tǒng)。航空電子系統(tǒng)包括一個小型的PC104電腦系統(tǒng)和微機電系統(tǒng)（微機電系統(tǒng)）導(dǎo)航和慣性測量裝置作為主要測量感應(yīng)組件。一對全雙工收發(fā)器是用來給直升機和地面之間提供無線通信。地面接收器和一個在地面的計算機系統(tǒng)形成一個支

2、撐體系。無人直升機是用來實現(xiàn)自動飛行的控制系統(tǒng)。一.引言引言在過去幾年里學(xué)術(shù)界無人飛行器（UAV）引起了極大的興趣。它可以服務(wù)于許多應(yīng)用平臺和純學(xué)術(shù)研究。作為一個有機動性和多功能性的學(xué)科，無人駕駛飛行器具有潛在軍事以及在民用領(lǐng)域的科學(xué)意義參見文獻[1][2][3][6][7][8][10][11][12]。許多世界各地的研究小組選擇了無人機直升機作為學(xué)科研究方向，探索和測試先進的控制技術(shù)[1]。多樣的方法如近似線性[9]，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[4]

3、，[13]和學(xué)習(xí)控制[5]，已用于設(shè)計無人直升機的飛行控制規(guī)律。提高自動著陸，懸停和自動飛行的性能。我們的動機是為了發(fā)展一個無人直升機，作為一個試驗平臺驗證我們提出非線性控制系統(tǒng)。一個典型的無人機飛行器應(yīng)包括以下基本組成部分：1）有引擎的飛行器以完成一些基本的飛行功能2）一個簡單的航空電子系統(tǒng)實現(xiàn)自動飛行的控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)應(yīng)包括：a）一個機載計算機系統(tǒng)，以收集數(shù)據(jù)，以執(zhí)行飛行控制，以及完成與地面系統(tǒng)的通信b）必要的傳感器來測量和控制信

4、號用于驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)c）通信系統(tǒng)，以提供無線通信，其中包含兩個全雙工收發(fā)器，一個是機載另一個是在地面上d）一個機載電源系統(tǒng)e）自動飛行控制系統(tǒng)。3）地面支持系統(tǒng)，包括：a）一個全雙工收發(fā)器提供飛機無線通信b）計算機系統(tǒng)，以預(yù)先安排飛行路線，并收集飛行數(shù)據(jù)。據(jù)悉，該無人機飛行上面列出的組件是比較簡單的一種。集成的無人駕駛直升機只是用于學(xué)術(shù)研究。軍用或商用無人機更為復(fù)雜。在了解無人飛行器的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計并組裝一個簡單的原型無人直升機。先進的

5、無線電遙控玩具直升機被選擇作為基本飛行器。一個簡單的航空電子系統(tǒng)的設(shè)計。這種微型PC104將被用于機載計算機系統(tǒng)和微機電系統(tǒng)的導(dǎo)航，慣性測量組件被選擇作為一個主要的航空電子傳感裝置。一對全雙工收發(fā)器將用于提供和地面計算機系統(tǒng)的實時通信。這樣一個簡單的無人直升機有足夠的能力執(zhí)行飛行速度為20米秒的飛行任務(wù)。本文的內(nèi)容如下：在下一節(jié)中，我們提出了一個簡單的無人直升機設(shè)計，簡單的航空電子系統(tǒng)的部件將在第三節(jié)介紹，裝配無人直升機將在第四節(jié)提到。

6、最后，第五節(jié)我們得出一些結(jié)論。二.無人直升機的設(shè)計無人直升機的設(shè)計在這一節(jié)，我們介紹了支持系統(tǒng)組成部分的詳細無人機直升機，其中包括基本直升機，簡單航空電子系統(tǒng)和支持系統(tǒng)。A.基本直升機基本直升機先進的無線電遙控（RC）直升機（猛禽90），如圖1，被評為基本飛機。這樣的選擇是重要的是適合我們的需要，因為它更可輕松升級為自動無人機直升機是一個具有完整試驗的系統(tǒng)，傳感器和必要的通信的調(diào)制解調(diào)器，它的飛行可以利用控制法律的實施。更重要的是，我們

7、更便宜的升級遙控直升機比購買了一套完整的商業(yè)無人機直升機系統(tǒng)更便宜。這猛禽90遙控直升機是一種高品質(zhì)的玩具直升機。在愛好產(chǎn)業(yè)，這些遠程控制完全是手動的。它有穩(wěn)定的懸停，飛行敏捷和溫順的處理。它是理想的服務(wù)作為一個基本的無人機。該猛禽90直升機的尺寸列于表一，它是微型大小。的，他們可以提供足夠的信號，以控制多達秒至米運動的直升機有效的空速由于空氣動力作用的直升機從這么小的機身是在小空速，它可以安全地忽略。此外，周圍空氣相對運動之間的直升機

8、，其影響很小主葉片空氣動力效應(yīng)對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到比較快速旋轉(zhuǎn)。有5架正在安裝的伺服舵機。在上述五個伺服系統(tǒng)，一個是控制驅(qū)動裝置的齒輪旋轉(zhuǎn)，速度比通過轉(zhuǎn)子和尾槳在一個固定齒圈發(fā)動機用于控制旋轉(zhuǎn)速度的主要。另有3伺服鏈接到十字盤控制主旋翼葉片集體和循環(huán)的角度攻擊。最后是伺服控制尾槳槳葉角度。伺服所有這些都是小尺寸和調(diào)制驅(qū)動脈沖寬度（PWM）信號。一種鎳氫電池用于供電的伺服系統(tǒng)和伺服控制器板，它是控制模式之間切換的自動模式和手動稍后提出。另一種鋰離

9、子電池組供電，以用于機載計算機系統(tǒng)，傳感器和通信系統(tǒng)。這種系統(tǒng)設(shè)計的電源保護的伺服系統(tǒng)，產(chǎn)生的干擾機載計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)承擔(dān)大負荷來驅(qū)動控制面。C.支持系統(tǒng)支持系統(tǒng)支撐系統(tǒng)包括一個地面全雙工收發(fā)器和一個地面計算機系統(tǒng)。該收發(fā)器是為現(xiàn)代計算機系統(tǒng)和地面計算機系統(tǒng)，通過無線通信之間的空氣。地面計算機系統(tǒng)用于預(yù)先安排的無人機直升機飛行軌跡的和收集飛行數(shù)據(jù)。D.運營的航空電子系統(tǒng)原控制系統(tǒng)的直升機手工操作的玩具留在我們的廣播是航空電子系統(tǒng)。手動

10、操作體系是非常有用的我們，以確定該模型的數(shù)據(jù)與飛行無人機直升機圖2簡單的航空電子系統(tǒng)第一階段。系統(tǒng)的手動操作也可以成為一個無人直升機輔助部分的，可以投產(chǎn)，如果必要的開關(guān)。因此，有兩種操作模式手動模式在航空電子系統(tǒng)，即自動模式和。模式開關(guān)控制由原始手工操作的系統(tǒng)。該手冊操作之前，自動操作，因為它的可靠性的。如果有必要，它可以從自動模式切換到手動模式，以避免混亂的直升機飛行的無人機。自動模式自動模式。自動飛行控制系統(tǒng)將在設(shè)計和實施了航空電子

11、系統(tǒng)。在自動模式下，計算機系統(tǒng)執(zhí)行空中飛行管制法例，以推動無人機直升機。運作的基礎(chǔ)上設(shè)計的命令時，空氣中的計算機系統(tǒng)是搜集如從傳感單位實時數(shù)據(jù)資產(chǎn)凈值慣性測量單元和轉(zhuǎn)速傳感器，計算命令和發(fā)送指令來驅(qū)動伺服控制直升機飛行的無人機。在每一個區(qū)間，時間槽要離開了系統(tǒng)的機載計算機之間的通信地面計算機系統(tǒng)。操作員可以修改計算機系統(tǒng)的地面飛行前計劃以改變無人機直升機飛行軌跡的。手動模式手動模式。在手動模式下，無人機直升機成為手動無線電遙控。猛禽90