一種無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備pid參數(shù)地面調(diào)試臺的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備PID參數(shù)地面調(diào)試臺，調(diào)試臺包括：無人直升機(jī)安裝盤、數(shù)據(jù)采集模塊、支撐桿和底座；當(dāng)起落架較短時，在無人直升機(jī)安裝盤和支撐桿之間設(shè)置單獨(dú)的數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤。支撐桿與無人直升機(jī)安裝盤/數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤之間采用萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)連接，并設(shè)置可移除的卡箍，用于在拆卸無人直升機(jī)時保持安裝盤處于水平位置。該調(diào)試臺用于解決現(xiàn)有的無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備PID參數(shù)調(diào)試方式對操控人員操控技術(shù)要求較高，調(diào)試過程安全性較低，以及調(diào)試結(jié)果的精確程度難以保證的問題。該調(diào)試臺具備結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、便于拆裝存儲和攜行等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種無人直升機(jī)増穩(wěn)設(shè)備PID參數(shù)地面調(diào)試臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無人直升機(jī)的地面調(diào)試工具，具體是涉及一種無人直升機(jī)的地面調(diào)試臺，該調(diào)試臺尤其適用于載有自動駕駛儀或陀螺儀等增穩(wěn)設(shè)備的無人直升機(jī)進(jìn)行PID參數(shù)調(diào)試。

【背景技術(shù)】
[0002]無論是民用領(lǐng)域還是軍用領(lǐng)域，無人直升機(jī)的應(yīng)用日益廣泛。為保證飛行時的安全性和穩(wěn)定性，多數(shù)無人直升機(jī)載有自動駕駛儀或陀螺儀等增穩(wěn)設(shè)備。當(dāng)無人直升機(jī)新裝或更換增穩(wěn)設(shè)備，需要調(diào)整無人直升機(jī)各通道的PID參數(shù)，由于多數(shù)增穩(wěn)設(shè)備尚不具備自動調(diào)整功能，因此通常需要至少兩名具有熟練技術(shù)的操控人員通過手動方式進(jìn)行調(diào)整。一般來講PID參數(shù)調(diào)整時，第一名操控員操控?zé)o人直升機(jī)，觀察無人直升機(jī)在空中的姿態(tài)，并將相應(yīng)信息反饋給第二名操控員；第二名操控員根據(jù)反饋的信息，修改PID參數(shù)，并通過軟件將新的PID參數(shù)發(fā)送至增穩(wěn)設(shè)備；如此多次反復(fù)，直至將PID參數(shù)調(diào)整滿足要求。
[0003]現(xiàn)有調(diào)試中沒有專用的地面調(diào)試設(shè)備，在調(diào)試中主要存在三方面的問題:一是對操控員的操控技術(shù)要求比較高，手動調(diào)整PID參數(shù)是一個反復(fù)的過程，當(dāng)增穩(wěn)設(shè)備接收到新的PID參數(shù)后，其穩(wěn)定性能不一定立刻得到提升，反而有可能有所下降，這給操控員的操控技術(shù)帶來挑戰(zhàn)，它需要操控員具有高超的操縱技術(shù)，能夠應(yīng)對各種突發(fā)情況，保證無人直升機(jī)不發(fā)生墜毀；二是調(diào)試過程危險性比較大，未經(jīng)調(diào)試的無人直升機(jī)通常會產(chǎn)生振動，振動程度過大時，無人直升機(jī)會“四處亂竄”，即使操控技術(shù)熟練的操控員也無法讓旋翼立刻停止轉(zhuǎn)動。高速旋轉(zhuǎn)的旋翼對周圍的物體或人員具有較強(qiáng)的毀害能力；三是直升機(jī)調(diào)試過程中，飛行性能是否穩(wěn)定主要依靠操控員的肉眼觀測，視覺誤差較大，一些微小的振動很難發(fā)現(xiàn)，因此難以保證調(diào)試結(jié)果的精確程度。
[0004]因此，需要發(fā)明一種無人直升機(jī)的地面調(diào)試臺，將無人直升機(jī)的運(yùn)動限定在一定區(qū)域之內(nèi)，這樣可以降低調(diào)試過程對操控員操控技術(shù)的依賴程度，提高調(diào)試過程的安全性；此外，在調(diào)試臺上安裝數(shù)據(jù)采集模塊，還可以提高調(diào)試結(jié)果的精確程度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種無人直升機(jī)地面調(diào)試臺，解決現(xiàn)有的無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備PID參數(shù)調(diào)試方式和方法對操控人員操控技術(shù)要求較高，調(diào)試過程安全性較低，以及調(diào)試結(jié)果的精確程度難以保證的問題。
[0006]本實(shí)用新型提出的無人直升機(jī)地面調(diào)試臺包括:無人直升機(jī)安裝盤、數(shù)據(jù)采集模塊、支撐桿和底座。無人直升機(jī)安裝盤，用于安裝和固定待調(diào)試的無人直升機(jī)；數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集無人直升機(jī)的姿態(tài)信息，并實(shí)時傳送給地面操縱人員，供其精確分析判斷無人直升機(jī)的飛行狀態(tài)。
[0007]數(shù)據(jù)采集模塊安裝在無人直升機(jī)安裝盤的上表面；支撐桿上端與無人直升機(jī)安裝盤之間，通過萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接；支撐桿下端與底座之間，采用可拆卸連接，在無人直升機(jī)地面調(diào)試臺不使用時，可將支撐桿與底座拆開，便于存儲和運(yùn)輸；為了避免數(shù)據(jù)采集模塊的質(zhì)量和安裝位置對調(diào)試結(jié)果產(chǎn)生較大影響，數(shù)據(jù)采集模塊的安裝中心與無人直升機(jī)安裝盤的中心重合。
[0008]由于數(shù)據(jù)采集模塊具有一定體積，當(dāng)無人直升機(jī)的起落架較短時，無法將數(shù)據(jù)采集模塊安裝在起落架下方的無人直升機(jī)安裝盤的中心位置，為了保證調(diào)試的結(jié)果，在前述無人直升機(jī)地面調(diào)試臺的結(jié)構(gòu)上，增加數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤，其安裝在無人直升機(jī)安裝盤和支撐桿之間；為了保證數(shù)據(jù)采集的精度，數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤和無人直升機(jī)安裝盤同心平行安裝，之間采用螺栓、雙頭螺柱等可拆卸的連接方式；數(shù)據(jù)采集模塊安裝在數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤的上表面；支撐桿上端與數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤之間，通過萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)球頭軸承和軸承座進(jìn)行連接；數(shù)據(jù)采集模塊的安裝中心與數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤的中心重合。
[0009]數(shù)據(jù)采集模塊由自動駕駛儀和數(shù)傳收發(fā)天線組成。
[0010]無人直升機(jī)安裝盤的尺寸大于無人直升機(jī)起落架滑橇的長度，其目的是為了使無人直升機(jī)可以可靠地安裝固定在無人直升機(jī)安裝盤上。
[0011]支撐桿的長度大于無人直升機(jī)的槳葉展長，其目的是為了防止在無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備PID參數(shù)調(diào)試過程中，由于無人直升機(jī)姿態(tài)不穩(wěn)，發(fā)生無人直升機(jī)槳葉觸地的現(xiàn)象。
[0012]底座的重量大于無人直升機(jī)的最大有效載荷，其目的是為了防止在無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備PID參數(shù)調(diào)試過程中，無人直升機(jī)發(fā)生“四處亂竄”的現(xiàn)象，以致于發(fā)生無人直升機(jī)打傷人和物的危險。
[0013]為了便于從無人直升機(jī)安裝盤上拆卸和安裝待調(diào)試的無人直升機(jī)，應(yīng)在無人直升機(jī)的拆裝時，使無人直升機(jī)安裝盤保持水平。通過在萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)處設(shè)置可移除的卡箍，可以實(shí)現(xiàn)這一目的。安裝前，先將卡箍放置在萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的位置處，使無人直升機(jī)安裝盤保持水平；調(diào)試中，需要將卡箍從萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的位置處移除，使無人直升機(jī)可帶動無人直升機(jī)安裝盤繞萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)自由的轉(zhuǎn)動；調(diào)試后，拆卸無人直升機(jī)之前，將卡箍再次放置在萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的位置處，使無人直升機(jī)安裝盤保持水平。
[0014]采用本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案，可達(dá)到以下有益效果:使用本實(shí)用新型提出的無人直升機(jī)地面調(diào)試臺對無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備進(jìn)行PID參數(shù)調(diào)試時，可大幅度降低對操控人員操控技術(shù)的要求，保證調(diào)試過程中人和物的安全，PID參數(shù)的調(diào)試次數(shù)減少、調(diào)試時間縮短、調(diào)試工作效率大幅度提高；另外，無人直升機(jī)地面調(diào)試臺中多處采用可拆卸的連接方式，便于在不使用的時候?qū)⒄{(diào)試臺拆卸，減少存儲空間，方便運(yùn)輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為無人直升機(jī)地面調(diào)試臺結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為無人直升機(jī)安裝盤繞萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動示意圖；
[0017]圖3為C型卡箍結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為在萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)處安裝卡箍示意圖；
[0019]圖5為帶數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤的無人直升機(jī)地面調(diào)試臺結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為利用無人直升機(jī)地面調(diào)試臺調(diào)試無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備PID參數(shù)的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖1至附圖6，具體介紹本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]對于一般的無人直升機(jī)(除非無人直升機(jī)的起落架較短，起落架下無法安裝數(shù)據(jù)采集模塊)，可采用如圖1所示的無人直升機(jī)地面調(diào)試臺結(jié)構(gòu)。
[0024]該無人直升機(jī)地面調(diào)試臺，包括:無人直升機(jī)安裝盤1、數(shù)據(jù)采集模塊2、支撐桿4和底座5。
[0025]數(shù)據(jù)采集模塊2通過螺栓安裝在無人直升機(jī)安裝盤I的上表面，數(shù)據(jù)采集模塊2和無人直升機(jī)安裝盤I之間安裝有減振墊，并且數(shù)據(jù)采集模塊2的安裝中心與無人直升機(jī)安裝盤I的中心重合；支撐桿4上端與無人直升機(jī)安裝盤I之間，通過球頭軸承和軸承座進(jìn)行連接，無人直升機(jī)安裝盤I可繞球頭軸承和軸承座自由的轉(zhuǎn)動，包括俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)，以及其耦合運(yùn)動，如圖2所示；支撐桿4下端與底座5之間，采用螺紋連接，此處的連接也可采用其它的可拆卸連接方式。
[0026]數(shù)據(jù)采集模塊2由商用的自動駕駛儀和數(shù)傳收發(fā)天線組成，本實(shí)施例中具體采用APM 2.5自動駕駛儀和3DR Rad1數(shù)傳收發(fā)天線。
[0027]本實(shí)施例中，無人直升機(jī)安裝盤I的形狀為圓形，其直徑大于無人直升機(jī)起落架滑橇的長度；支撐桿4的長度大于無人直升機(jī)的槳葉展長；底座5的重量大于無人直升機(jī)的最大有效載荷。
[0028]球頭軸承和軸承座的位置設(shè)置可移除的卡箍，卡箍的形狀為C型，為了便于從球頭軸承和軸承座的位置取放，在卡箍開口處相對位置的外側(cè)設(shè)置把持部，如圖3所示。當(dāng)卡箍安裝后，球頭軸承不能繞軸承座轉(zhuǎn)動，此時無人直升機(jī)安裝盤I保持水平狀態(tài)，如圖4所示；當(dāng)卡箍移除后，球頭軸承可繞軸承座自由轉(zhuǎn)動。
[0029]實(shí)施例2:
[0030]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)是在將實(shí)施例1中提及的無人直升機(jī)地面調(diào)試臺結(jié)構(gòu)中的球頭軸承和軸承座更換為萬向節(jié)。除此之外，支撐桿上端與無人直升機(jī)安裝盤之間的連接，還可以通過其它形式的萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，只要該萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)能使無人直升機(jī)安裝盤I繞萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)自由的轉(zhuǎn)動，包括俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)，以及其耦合運(yùn)動即可。
[0031]實(shí)施例3:
[0032]本實(shí)施例提及的無人直升機(jī)地面調(diào)試臺結(jié)構(gòu)，主要用于起落架較短(無法在起落架下安裝數(shù)據(jù)采集模塊)的無人直升機(jī)的調(diào)試，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0033]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)是在實(shí)施例1中提及的無人直升機(jī)地面調(diào)試臺結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤3，數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤3和無人直升機(jī)安裝盤I同心平行安裝，之間采用雙頭螺柱進(jìn)行安裝，也可采用諸如螺栓等其它的可拆卸的連接方式；數(shù)據(jù)采集模塊2不再安裝在無人直升機(jī)安裝盤I的上表面，而是安裝在數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤3的上表面，而且數(shù)據(jù)采集模塊2的安裝中心與數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤3的中心重合；支撐桿4上端與數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤3之間，通過球頭軸承和軸承座進(jìn)行連接，也可通過萬向節(jié)等其它形式的萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接。
[0034]為了更清楚地介紹無人直升機(jī)地面調(diào)試臺的組成、各部件的連接關(guān)系及其使用，下面介紹一下使用該調(diào)試臺對無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備進(jìn)行PID參數(shù)調(diào)試的方法。
[0035]調(diào)試的方法如圖6所示，包括以下步驟:
[0036]S1.將卡箍放置在萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的位置，使無人直升機(jī)安裝盤I保持水平；
[0037]S2.將待調(diào)試的無人直升機(jī)安裝并固定在無人直升機(jī)安裝盤I上，可通過綁帶和設(shè)置在無人直升機(jī)安裝盤I上的安裝孔將待調(diào)試的無人直升機(jī)安裝固定；
[0038]S3.開啟數(shù)據(jù)采集模塊2電源開關(guān)，使其與地面控制站進(jìn)行通訊；數(shù)據(jù)采集模塊與地面控制站可以無線或有線的方式進(jìn)行通訊，通常使用無線通訊方式；
[0039]S4.通過無人直升機(jī)遙控器將待調(diào)試的無人直升機(jī)的增穩(wěn)設(shè)備調(diào)整為“增穩(wěn)開”的模式；
[0040]S5.將無人直升機(jī)遙控器的俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)通道置為“中立”位置，控制油門通道固定在某一位置，使待調(diào)試的無人直升機(jī)產(chǎn)生升力，并將卡箍從萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的位置移除；
[0041]S6.等待一定時間后，如30秒后，此時通過地面控制站的飛行姿態(tài)軟件(本實(shí)施例中使用的是Miss1nPlanner軟件中的飛行姿態(tài)模塊)查看待調(diào)試的無人直升機(jī)姿態(tài)，如果保持穩(wěn)定狀態(tài)(軟件界面中的俯仰角、偏航角和滾轉(zhuǎn)角的指示為0，并且抖動不明顯)，則進(jìn)入步驟S8 ;如果不能保持穩(wěn)定，則進(jìn)入步驟S7 ;
[0042]S7.通過飛行姿態(tài)軟件(本實(shí)施例中使用的是Miss1nPlanner軟件中的飛行姿態(tài)模塊)查看俯仰、偏航和滾轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定程度，確定各通道PID參數(shù)的調(diào)整量，并通過PID參數(shù)調(diào)整軟件對各通道的PID參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，調(diào)整后再次進(jìn)入步驟S6 ;
[0043]S8.控制油門通道歸零，關(guān)閉數(shù)據(jù)采集模塊電源開關(guān)；
[0044]S9.將卡箍再次放置在萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的位置，使無人直升機(jī)安裝盤保持水平；
[0045]S10.將調(diào)試后的無人直升機(jī)，從無人直升機(jī)安裝盤上拆下，完成調(diào)試。
【權(quán)利要求】
1.一種無人直升機(jī)增穩(wěn)設(shè)備PID參數(shù)地面調(diào)試臺，其特征在于，包括: 無人直升機(jī)安裝盤(I); 數(shù)據(jù)采集模塊(2)，用于采集無人直升機(jī)的姿態(tài)信息，并實(shí)時傳送給地面操縱人員，分析判斷無人直升機(jī)的飛行狀態(tài)； 支撐桿(4)； 底座(5)； 數(shù)據(jù)采集模塊(2 )安裝在無人直升機(jī)安裝盤(I)的上表面；支撐桿(4 )上端與無人直升機(jī)安裝盤(I)之間，通過萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接；支撐桿(4)下端與底座(5)之間，采用可拆卸連接。
2.如權(quán)利要求1所述的地面調(diào)試臺，其特征在于，數(shù)據(jù)采集模塊(2)的安裝中心與無人直升機(jī)安裝盤(I)的中心重合。
3.如權(quán)利要求1所述的地面調(diào)試臺，其特征在于，在無人直升機(jī)安裝盤(I)和支撐桿(4)之間安裝數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤(3)，數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤(3)和無人直升機(jī)安裝盤(I)同心平行安裝，之間采用可拆卸連接；數(shù)據(jù)采集模塊(2)安裝在數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤(3)的上表面；支撐桿(4)上端與數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤(3)之間，通過萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接。
4.如權(quán)利要求3所述的地面調(diào)試臺，其特征在于，數(shù)據(jù)采集模塊(2)的安裝中心與數(shù)據(jù)采集模塊安裝盤(3)的中心重合。
5.如權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的地面調(diào)試臺，其特征在于，數(shù)據(jù)采集模塊(2)由自動駕駛儀和數(shù)傳收發(fā)天線組成。
6.如權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的地面調(diào)試臺，其特征在于，無人直升機(jī)安裝盤(I)的尺寸大于無人直升機(jī)起落架滑橇的長度。
7.如權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的地面調(diào)試臺，其特征在于，支撐桿(4)的長度大于無人直升機(jī)的槳葉展長。
8.如權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的地面調(diào)試臺，其特征在于，底座(5)的重量大于無人直升機(jī)的最大有效載荷。
9.如權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的地面調(diào)試臺，其特征在于，萬向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)處設(shè)置可移除的卡箍。
【文檔編號】B64F1/00GK204250381SQ201420749637
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】孟浩, 高永 , 康小偉, 郭衛(wèi)剛, 劉書巖, 程功, 王齊, 柳文林, 郁大照, 賈忠湖, 王秀霞 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院