[发明专利]小型无人直升机旋翼系统桨距标定系统及其标定方法

权利要求书

1.一种小型无人直升机旋翼系统桨距标定系统，所述的无人直升机具有主旋翼和稳定杆，其特征是：包括数字桨距仪、数字水平仪以及地面控制系统，所述的地面控制系统包括遥控器、无线电站和地面站，所述的数字桨距仪的数量为两个，两个数字桨距仪分别安装在主旋翼和稳定杆上，所述的数字水平仪安装在稳定杆上，所述的遥控器上具有分别控制无人直升机运动的总距杆、横向操纵杆、纵向操纵杆和尾桨距杆。

2.一种小型无人直升机旋翼系统桨距标定方法，其特征是具有如下步骤：

一.纵向操纵量与主旋翼纵向周期变距角关系标定步骤：

步骤一：打开遥控器和地面站，确认地面站能正确采集遥控器的PWM信号并显示输入量的大小；

步骤二：将无人直升机置于水平地面上，总距杆收至最低位置，横向操纵杆和尾桨距杆处于中立位并锁死，在主旋翼和稳定杆上分别安装一个数字桨距仪并打开，在稳定杆上安装一个数字水平仪并打开，完成标定准备；

步骤三：将纵向操纵杆分别置于上下两个极限位置，通过读取地面站数据确定纵向操纵量的行程；

步骤四：将主旋翼摆至平行于机身方向，即0°方向，以纵向操纵量行程的1/6为标准从下极限位置逐渐增加至上极限位置或从上极限位置逐渐增加至下极限位置读取并记录稳定杆上的数字桨距仪读数，此时主旋翼在0°方向并不受纵向操纵量的影响从而保持不动；

步骤五：将主旋翼摆至与机身垂直方向，即90°方向在保持稳定杆不动的前提下，以纵向操纵量行程的1/6为标准从下极限位置逐渐增加至上极限位置或从上极限位置逐渐增加至下极限位置，读取并记录主旋翼上的数字桨距仪的读数；

步骤六：将稳定杆分别置于最低位和最高位，通过数字水平仪的差值确定其行程，同时读取并记录主旋翼在相应状态下的桨距角，确定对应的纵向周期变距角变化的行程；

步骤七：拟合步骤四中的稳定杆读数与纵向操纵量，从而确定参数k_sb,lon；拟合步骤五中的主旋翼桨距角读数与纵向操纵量，从而确定参数k_mr,lon；拟合步骤六中的稳定杆行程与对应的主旋翼纵向周期变距角变化行程，从而确定参数k_lon；最终完成标定主旋翼纵向周期变距角与纵向操纵量的关系；

二.横向操纵量与主旋翼横向周期变距角关系标定步骤：

步骤一：将无人直升机置于水平地面上，总距杆收至最低位置，纵向操纵杆和尾桨距杆处于中立位并锁死，将主旋翼和稳定杆上的数字桨距仪并打开，在稳定杆上安装一个数字水平仪并打开，完成标定准备；

步骤二：将横向操纵杆分别置于左右两个极限位置，通过读取地面站数据确定横向操纵量的行程；

步骤三：将主旋翼摆至垂直于机身方向，以横向操纵量行程的1/6为标准从左极限位置逐渐增加至右极限位置或从右极限位置逐渐增加至左极限位置，读取并记录稳定杆上的数字桨距仪读数，此时主旋翼在90°方向并不受横向操纵量的影响从而保持不动；

步骤四：将主旋翼摆至与机身平行方向，在保持稳定杆不动的前提下，以横向操纵量行程的1/6为标准从左极限位置逐渐增加至右极限位置或从右极限位置逐渐增加至左极限位置，读取并记录主旋翼上的数字桨距仪的读数；

步骤五：将稳定杆分别置于最低位和最高位，通过数字水平仪的差值确定其行程，同时读取并记录主旋翼在相应状态下的桨距角，确定对应的横向周期变距角变化的行程；

步骤六：拟合步骤三中的稳定杆读数与横向操纵量数据，从而确定参数k_sb,lat；拟合步骤四中的主旋翼横向周期变距角读数与横向操纵量数据，从而确定参数k_mr,lat；拟合步骤五中的稳定杆行程与对应的主旋翼横向周期变距角变化行程，从而确定参数k_lat；最终完成标定主旋翼横向周期变距角与横向操纵量的关系；

三.主旋翼总距与总距输入量关系标定步骤：

步骤一：将横向操纵杆、纵向操纵杆和尾桨桨距杆处于中立位并锁死，总距杆由最低位置移至最高位或由最高位置移至最低位，读取地面站数据从而确定总距操纵量的行程；

步骤二：保持稳定杆水平位置不动，总距操纵量以1/10总行程为变化量逐渐由最低位置移至最高位置或由最高位置移至最低位置，每次变化均读取并记录主旋翼的数字桨距仪读数；

步骤三：关闭遥控器，关闭地面站；

步骤四：以数字桨距仪的读数作为自变量，以前述移动量作为应变量，用最小二乘方法拟合函数，从而完成主旋翼总距角与总距输入量间关系的标定。