一种无人机变距螺旋桨闭环控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及无人机设备领域，具体为一种无人机变距螺旋桨闭环控制系统。


背景技术：

2.无人机螺旋桨变距是指无人机飞行过程中为了让发动机/电机发挥最大有效功率，螺旋桨根据飞行速度自动(或人工)改变桨叶角的控制过程。其中螺旋桨桨叶角与飞行速度的对应关系一般可以通过发动机/电机厂家提供或者通过发动机/电机试车台试验数据拟合而成。
3.目前实际飞行过程中，由于执行机构安装虚位、动态负载工况下结构存在形变等机械误差，导致螺旋桨实际桨叶角与飞控期望桨叶角存在偏差，而现有的无人机螺旋桨变距控制过程又是一个开环控制系统，并不能将偏差情况向上反馈，从而导致无人机飞行误差。
4.为此，我们设计了一种无人机变距螺旋桨闭环控制系统。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种无人机变距螺旋桨闭环控制系统，包括飞控(1)、舵机(2)、变距操纵结构(3)和拉线位移传感器(4)；
6.拉线位移传感器(4)一端通过传感器拉线连接变距操纵结构(3)的输出点，另一端电连接飞控(1)；飞控(1)电连接舵机(2)；舵机(2)通过舵机臂/推杆连接变距操纵结构(3)的输入点；变距操纵结构(3)还连接无人机螺旋桨(5)，变距操纵结构(3)的输入点与输出点的位移变化带动无人机螺旋桨(5)桨叶角变化。
7.进一步的，拉线位移传感器(4)通过第一信号线s和第一信号地线g与飞控(1)电连接，在拉线位移传感器(4)与飞控(1)之间设置adc模块，将拉线位移传感器(4)模拟信号转换为飞控(1)数字信号。
8.进一步的，飞控(1)通过第二信号线s和第二信号地线g与舵机(2)电连接，在飞控(1)与舵机(2)之间设置pwm模块，将飞控(1)信号转为舵机pwm控制信号传输至舵机(2)。
9.进一步的，舵机(2)与拉线位移传感器(4)分别连接电源连接器(6)，通过电源连接器(6)为闭环控制系统供电。
10.进一步的，变距操纵结构(3)包括力矩输入点结构(31)、力矩传递结构(32)和力矩输出点结构(33)。
11.进一步的，力矩输入点结构(31)包括一体成型的操纵杆(311)和输入端块(312)，输入端块(312)固定在操纵杆(311)的一端，输入端块(312)连接舵机(2)的舵机臂/推杆，通过舵机臂/推杆的运动带动操纵杆(311)转动。
12.进一步的，操纵杆(311)的另一端连接力矩传递结构(32)，力矩传递结构(32)顶端连接力矩输出点结构(33)，操纵杆(311)转动带动力矩传递结构(32)运动，力矩传递结构(32)将运动传递给力矩输出点结构(33)，带动力矩输出点结构(33)运动。
13.进一步的，力矩输出点结构(33)上端与无人机螺旋桨(5)的桨叶桨毂变距铰直连，力矩输出点结构(33)运动带动桨叶桨毂变距铰运动，由此实现桨叶角的变化。
14.本实用新型的有益效果为：该实用新型由飞控、舵机、变距操纵结构和拉线位移传感器组成闭环控制系统，由拉线位移传感器测量变距操纵结构输出点位移变化，将其传输给飞控，由飞控传输给舵机，舵机通过舵机臂或推杆来带动变距操纵结构的输入点转动，输入点运动传动给输出点，由此控制系统中的信号既有信号输入又有信号反馈，实现无人机系统的闭环控制。
附图说明
15.图1为本实用新型的无人机变距螺旋桨闭环控制系统示意图；
16.图2和图3为本实用新型的变距操纵结构示意图。
17.图中：1、飞控；2、舵机；3、变距操纵结构；4、拉线位移传感器；5、无人机螺旋桨；6、电源连接器；31、力矩输入点结构；32、力矩传递结构；33、力矩输出点结构；311、操纵杆；312、输入端块。
具体实施方式
18.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.参看图1
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3：一种无人机变距螺旋桨闭环控制系统，包括飞控1、舵机2、变距操纵结构3和拉线位移传感器4；飞控1连接舵机2、舵机2连接变距操纵结构3、变距操纵结构3连接拉线位移传感器4、拉线位移传感器4再连接飞控1，由此组成闭环控制系统。
20.其中，拉线位移传感器4一端通过传感器拉线连接变距操纵结构3的输出点，另一端电连接飞控1；飞控1电连接舵机2；舵机2通过舵机臂/推杆连接变距操纵结构3的输入点；变距操纵结构3还连接无人机螺旋桨5，变距操纵结构3的输入点与输出点的位移变化带动无人机螺旋桨5桨叶角变化。
21.具体地，拉线位移传感器4一端连接变距操纵结构3的输出点，测量变距操纵结构3的输出点位移，另一端通过第一信号线s和第一信号地线g与飞控1电连接，在拉线位移传感器4与飞控1之间设置adc模块，将拉线位移传感器4输出点位移模拟信号转换为飞控数字信号传输至飞控1。
22.飞控1通过第二信号线s和第二信号地线g与舵机2电连接，在飞控1与舵机2之间设置pwm模块，将飞控1信号转为舵机pwm控制信号传输至舵机2；
23.舵机2通过舵机臂/推杆连接变距操纵结构3的输入点，通过舵机臂/推杆驱动变距操纵结构3的输入点移动位移，变距操纵结构3将输入点位移传送至输出点，改变输出点位移；变距操纵结构3还连接无人机螺旋桨5，变距操纵结构的输入点和输出点的位移变化实现无人机螺旋桨5的桨叶角度变化。
24.舵机2与拉线位移传感器4分别连接电源连接器6，通过电源连接器6为闭环控制系
统供电，可选地，电源连接器6可以用xt60型号。
25.进一步地，变距操纵结构3包括力矩输入点结构31、力矩传递结构32和力矩输出点结构33。力矩输入点结构31包括一体成型的操纵杆311和输入端块312，输入端块312固定在操纵杆311的一端，输入端块312连接舵机2的舵机臂/推杆，通过舵机臂/推杆的运动带动操纵杆311转动；操纵杆311的另一端连接力矩传递结构32，力矩传递结构32顶端连接多个力矩输出点结构33，操纵杆311转动带动力矩传递结构32运动，力矩传递结构32将运动传递给力矩输出点结构33，带动力矩输出点结构33运动；每个力矩输出点结构上端与无人机螺旋桨5对应的桨叶桨毂变距铰直连，力矩输出点结构33运动带动桨叶桨毂变距铰运动，由此实现桨叶角的变化。本发明的变距操纵结构是一种力矩传递结构，用于放大操纵输入位移大小、放大操纵输入力大小、或者将弧线运动操纵输入转换为严格的直线运动输出。
26.综上所述，本实用新型在使用时，拉线位移传感器4测量变距操纵结构3输出点位移，将输出点位移信号通过第一信号线s和第一信号地线g传输至飞控1，飞控1通过第二信号线s和第二信号地线g向舵机2发送pwm控制信号，舵机2通过舵机臂/推杆连接变距操纵结构3的输入点，通过舵机臂/推杆驱动变距操纵结构3的输入点移动位移，变距操纵结构3将输入点位移传送至输出点，改变输出点位移；变距操纵结构3还连接无人机螺旋桨5，变距操纵结构3的输入点和输出点的位移变化实现无人机螺旋桨5的桨叶角度变化。由此飞控1、舵机2、变距操纵结构3和拉线位移传感器4之间的信号既有输出又有输入，实现闭环控制系统。
27.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。