廣告無人機控制系統(tǒng)及可收放式起落架的設計

廣告無人機控制系統(tǒng)及可收放式起落架的設計,廣告,無人機,控制系統(tǒng),可收放式,起落架,設計 畢業(yè)設計（論文）中期報告 題目：廣告無人機控制系統(tǒng)及可收放式起落架的設計 1. 設計（論文）進展狀況 通過導師的細心指導，現(xiàn)已完成以下內容： （1）飛空系統(tǒng)的設計 近年來國際上各種無人機技術突飛猛進，國外許多型號的無人機已經(jīng)可以參與實戰(zhàn)。 1.1整體系統(tǒng)結構 整體系統(tǒng)可以分為機載部分和地面部分，機載部分負責維持飛機的穩(wěn)定飛行并提供圖像信息給地面部分，地面部分根據(jù)飛機的狀態(tài)以及得到的圖像信息作出下一步飛行的目標規(guī)劃并發(fā)送給機載部分，同時為了確保安全，防止自主飛行機構失控，添加可由操作手控制的控制器，在緊急情況下切換到操作手遙控方式。 1.2?機載控制系統(tǒng) 為了完成自主飛行任務，飛機需要相關功能部件完成對飛機狀態(tài)信息的采集、對執(zhí)行部分的控制以及對地面站命令的響應等功能。在無人機上，替代飛行員或操作手完成飛行任務的自主機構包括圖像設備、飛控模塊、高度測量、舵機控制、數(shù)據(jù)鏈路以及航姿儀等，各個模塊之間相對獨立，均可單獨完成一定的功能，模塊之間的相互連接采用總線實現(xiàn)，便于安裝和系統(tǒng)集成。 1.2.1飛行控制計算機 飛行控制計算機是直升機的中央控制單元，負責飛機上各個單元的協(xié)調工作，并與地面站之間進行數(shù)據(jù)傳輸。同時根據(jù)控制算法和地面站的命令，保持飛機以一定的姿態(tài)飛行。 1.2.2導航系統(tǒng) 為了實現(xiàn)對直升機姿態(tài)的控制，需要有飛機各個方向的速度位置姿態(tài)信息等，慣性導航系統(tǒng)的算法通過對慣性測量單元(IMU)提供的加速度和角速度的積分，得到機體的位置、速度和姿態(tài)信息(PVA)。 1.2.3超聲波測高模塊 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物反射回來，超聲波接收器收到反射波即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離。 1.2.4 舵機驅動模塊 舵機是無人直升機上的執(zhí)行機構，通過操縱舵機來改變主旋翼的槳葉角度和槳盤角度以及尾槳的槳葉角度，就可以控制作用于飛機上的力和力矩，從而改變機體飛行狀態(tài)。 1.3 地面系統(tǒng) 地面系統(tǒng)負責與機載部分通訊，發(fā)送控制指令，接收飛機狀態(tài)信息并處理飛機發(fā)回的圖像信息。具體分為視覺處理部分以及地面站部分。 1.3.1 視覺處理 從直升機上面的攝像頭拍到的圖片中檢測出固定的幾類圖標的位置。 1.3.2 地面站 地面控制站程序的作用是觀察飛機的各項飛行信息，包括GPS信息、飛機狀態(tài)信息、飛行航跡信息等，并可以發(fā)送命令對其進行控制。地面站和視覺程序結合起來，利用飛機當前的高度、航向以及飛機所處的位置，可以計算出圖標的實際經(jīng)緯度信息，這也是比賽的最終要求。 (2) 起落架的設計 起落架是航空器下部用于起飛降落或地面（或水面）滑行時支撐航空器并用于地面（或水面）移動的附件裝置。起落架是唯一一種支撐整架飛機的部件。 2.1 減震器 現(xiàn)代飛機上應用最廣的是油液空氣減震器。當減震器受撞擊壓縮時，空氣的作用相當于彈簧，貯存能量。而油液以極高的速度穿過小孔，吸收大量撞擊能量，把它們轉變?yōu)闊崮?，使飛機撞擊后很快平穩(wěn)下來，不致顛簸不止。 2.2 收放系統(tǒng) 收放系統(tǒng)一般以液壓作為正常收放動力源，一般前起落架向前收入前機身，而某些重型運輸機的前起落架是側向收起的。主起落架收放形式大致可分為沿翼展方向收放和翼弦方向收放兩種。 (3） 控制系統(tǒng) 3.1 步進電機模塊 對于一個步進電機，如果它的轉子的齒數(shù)為，它的齒距角為：=2Π/，而步進電機運行k拍可使轉子轉動一個齒距位置。 3.2 步進電機的頻率特性 對于反應式步進電機，在其繞組中通電的相序不同時，步進電機的旋轉方向和步進精度有所不同。步進電機對繞組的通電頻率有一定的要求。如果通電頻率過高，超過步進電機的最大步進速度，就會產(chǎn)生失步。 3.3 交流電機正反轉控制原理 3.4 交流電機的星—三角形啟動 對于正常運行時定子繞組接成三角形的鼠籠型異步電動機，在啟動時，為了保護電動機，一般采用Y/△降壓啟動方法來達到限制啟動電流的目的。 3.5 元件選擇 有繼電器、接觸器、熔斷器、行程開關等，要以低價實用為目的選取。 (4) 完善了開題報告，完善了方案設計。完成了機構等圖的基本設計 2 存在問題及解決措施 (1) 方案的選擇 因為想要創(chuàng)新，研究了大量的相關書籍和背景知識。有了初步的想法，并把想法付諸于圖紙之上，但是問題也隨之而來。因為之前沒有做過相關的研究和設計，所以沒有任何文獻可以參考。解決方法：因為計算了創(chuàng)新方案的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了大量的設計性缺陷。數(shù)值的定量，強度的校核很多都不盡人意。因此選擇了相對保守但安全的新型的氣動送料機構。 (2) 常見故障及處理措施 常見的故障，根據(jù)上網(wǎng)查閱和老工人的交談中了解到了很多故障及意外情況，針對這些意外故障，做了大量的準備工作。 (3) 設計的可靠性 設計主要還是根據(jù)書本知識來進行的，可靠性還是很難得到保障的。解決方案：多去實驗室，親身實踐，了解有關的系統(tǒng)知識。不僅在這方面的知識有所增長，在相關領域也能豐富自己的見聞。 3 后期工作安排 （1） 對所確定的實施方案進行全面的、系統(tǒng)的設計與分析; （2） 完善液壓、控制系統(tǒng)等設計以及相關計算; （3） 完善裝置的零件圖與裝配圖; （4） 撰寫畢業(yè)論文; （5） 準備答辯; 指導教師簽字： 年 月 日 - 5 -