一種無人機氣源控制系統的製作方法
2024-01-24 10:53:15
本實用新型屬於飛行控制技術領域，具體涉及一種無人機氣源控制系統。
背景技術：
由於無人機具有體型小、成本低等優勢，而且隨著飛控技術、通信技術和電子技術的快速發展，無人機的性能不斷增強、類型不斷增多，使其在軍用領域和民用領域中的應用需求不斷增大。
近年來隨著各類航空裝備的不斷發展，出現了短距起飛垂直降落固定翼小型無人機。控制飛機起飛降落姿態的常用手段是利用機翼上的舵面，由於短距起飛垂直降落小型無人機，在降落過程中沒足夠的飛行速度，無法產生升力，舵面沒有氣動效率，舵面不能起到控制飛機姿態的作用。
另一種控制飛機起飛降落姿態的常用手段是利用發動機或風扇的噴氣產生的推力方式進行控制(如英國「鷂」式戰鬥機、美國F-35戰鬥機)，但小型無人機體積和重量限制，無法產生足夠的推力。
技術實現要素：
本實用新型的目的：為了解決上述問題，本實用新型提出了一種無人機氣源控制系統，採用機身均布設置多個均布氣流噴嘴的技術方案，依靠多個氣流噴嘴產生不同的氣流推力從而控制無人機的飛行姿態。
本實用新型的技術方案：一種無人機氣源控制系統，適用於短距起飛垂直降落的無人機，包括：第一噴嘴、第二噴嘴、第三噴嘴、第四噴嘴、第五噴嘴、第六噴嘴、壓氣機、閥門、控制器、轉速修正調節器及所述噴嘴與壓氣機之間的連接管路；
機身中央位置設置有進氣口，所述進氣口處安裝壓氣機，所述壓氣機通過機身內部的氣體管路分別與第一噴嘴、第二噴嘴、第三噴嘴、第四噴嘴、第五噴嘴、第六噴嘴相連；所述各噴嘴內部設置有閥門；
所述第一噴嘴安裝在機頭上，所述第四噴嘴安裝在機尾下部，所述第二噴嘴及所述第三噴嘴分別安裝在兩側機翼上，所述第五噴嘴及第六噴嘴分別安裝在機尾左右兩側；
所述控制器由一個控制板、一個壓氣機電調組成，所述控制器通過舵機控制閥門的開度，氣源流速通過轉速修正調節器及控制器共同調節壓氣機的轉速，且壓氣機轉速的基本控制策略採取經典PID控制。
優選地，所述控制器採用開環的控制策略控制舵機。
優選地，所述壓氣機控制過程中，先將噴嘴推力指令轉化為壓氣機的轉速指令，再將壓氣機轉速指令轉換為壓氣機電調的電流指令。
本實用新型的有益效果：本實用新型滿足短距起飛垂直降落的無人機姿態調整需求，提高姿態調整效率，使姿態調整響應更快，更精確。
附圖說明
圖1為本實用新型一種無人機氣源控制系統的一優選實施例的結構示意圖；
圖2為圖1所示實施例的噴嘴側視圖；
圖3為圖1所示實施例的噴嘴控制系統示意圖；
圖4為圖1所示實施例的壓氣機控制系統示意圖；
其中，1-第一噴嘴，2-第二噴嘴，3-第三噴嘴，4-第四噴嘴，5-第五噴嘴，6-第六噴嘴，7-壓氣機，8-舵機，9-閥門。
具體實施方式
為使本實用新型實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。下面結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。
在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護範圍的限制。
下面結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，請參閱圖1至圖4；
一種無人機氣源控制系統，適用於短距起飛垂直降落的無人機，包括：第一噴嘴1、第二噴嘴2、三噴嘴3、第四噴嘴4、第五噴嘴5、第六噴嘴6、壓氣機7、舵機8、閥門9、控制器、轉速修正調節器及各噴嘴與壓氣機7之間的連接管路；
機身中央位置設置有進氣口，所述進氣口處安裝壓氣機7，所述壓氣機7通過機身內部的氣體管路分別與第一噴嘴1、第二噴嘴2、第三噴嘴3、第四噴嘴4、第五噴嘴5、第六噴嘴6相連；各噴嘴內部設置有閥門9；
第一噴嘴1安裝在機頭上，第四噴嘴4安裝在機尾下部，第二噴嘴2及第三噴嘴3分別安裝在兩側機翼上，第五噴嘴5及第六噴嘴6分別安裝在機尾左右兩側；
位於機頭的第一噴嘴1和位於機尾的第四噴嘴4負責無人機的俯仰姿態控制，實現無人機的抬頭和低頭；
位於左右機翼的第二噴嘴2和第三噴嘴3負責無人機的滾轉姿態控制，實現無人機的機身軸向左滾和右滾；
位於機尾左右兩側的第五噴嘴5和第六噴嘴6負責無人機的偏航姿態控制，實現繞機身垂向左轉和右轉。
所述噴嘴推力的大小受噴嘴處閥門9的開度和氣源的流速共同影響，閥門9由控制器控制，所述控制器採用數位訊號處理器的小型控制板，並具備豐富的外部接口，滿足壓力採集電池閥控制功能，由一個控制板和壓氣機電調組成。氣源流速有控制器和轉速修正調節器共同調節。
一、閥門的開度調節：
外界氣流經機身設置的進氣口進入壓氣機，壓氣機7作為供氣源通過機身內部的氣體管路給6個噴嘴供氣，氣流經壓氣機7壓縮後到達噴嘴附近。推力指令由前端控制計算中心實時計算，並輸送到控制器，控制器採取開環控制策略控制舵機8調整閥門的位置，從而控制噴嘴的流量；或者控制閥門的通斷時間完成無人機的姿態調整。
二、氣源流速的調節
壓氣機7作為供氣源給6個管路供氣，氣源的流速控制通過調節壓氣機轉速實現，壓氣機轉速的基本控制策略採取經典PID控制(比例積分微分控制)，控制過程中首先將噴嘴推力指令轉化為壓氣機的轉速指令，再將壓氣機轉速指令轉換為壓氣機電調的電流指令，進而調節壓氣機7的轉速，壓氣機7安裝在供氣主迴路上，應保證氣源壓力。
在調節壓氣機轉速過程中，推力指令到達控制器，所述控制器結合轉速修正器，共同生成轉速命令。其轉速修整調節器及時提供正確的轉速修正方法，減小啟動時間，同時能夠防止壓氣機轉速過大，導致進口的壓力和進氣量過大。
本實用新型一種無人機氣源控制系統，採用機身均布設置多個均布氣流噴嘴的技術方案，依靠多個氣流噴嘴產生不同的氣流推力從而控制無人機的飛行姿態，滿足短距起飛垂直降落的無人機姿態調整需求，提高姿態調整效率，使姿態調整響應更快，更精確。
最後需要指出的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制。儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。