[发明专利]系留旋翼无人机的收放线控制系统及收放方法

权利要求书

1.一种系留旋翼无人机的控制系统，包括对系留缆绳进行收放的收卷装置，其特征在于，还包括控制器、传感装置和刹紧装置，所述传感装置包括系留缆绳所绕过的张力轮、安装在张力轮上并用于检测系留缆绳张力的张力传感器，所述控制器接收张力传感器的张力信号并输出根据张力信号转化的夹紧力信号，所述刹紧装置包括接收夹紧力信号的电机驱动器和与电机驱动器连接的作动器，电机驱动器用于驱动作动器，作动器用于夹紧系留缆绳。

2.如权利要求1所述的系留旋翼无人机的控制系统，其特征在于，所述作动器包括安装座、挡板、驱动电机和活塞，所述驱动电机和挡板设置在安装座上，驱动电机通过第一滚珠丝杠连接活塞的一端，用于推动活塞沿该活塞的轴线方向往复移动，活塞另一端正对挡板且两者之间设有用于放置所述系留缆绳的间隙，活塞与挡板可夹紧系留缆绳。

3.如权利要求1所述的系留旋翼无人机的控制系统，其特征在于，所述电机驱动器包括电源板、控制板和功率驱动板，所述电源板连接控制板和功率驱动板，用于供电，所述控制板连接功率驱动板，控制板用于将接收的夹紧力信号经处理后输出给功率驱动板，功率驱动板用于驱动作动器。

4.如权利要求1至3中任一项所述的系留旋翼无人机的控制系统，其特征在于，所述收卷装置包括支座、卷筒和主电机，所述卷筒的两端设置与卷筒同轴的旋转轴，所述支座为U形且支座的两侧壁设有旋转轴穿过的通孔，旋转轴通过回转支承与通孔连接，所述主电机在收线时与卷筒一端的旋转轴连接。

5.如权利要求4所述的系留旋翼无人机的控制系统，其特征在于，所述收卷装置还包括排线导轮和排线电机，排线电机通过第二滚珠丝杠连接所述排线导轮，用于推动所述排线导轮沿第二滚珠丝杠轴线方向往复移动，所述第二滚珠丝杠通过支架固定在所述支座上端，该第二滚珠丝杠位于卷筒上方且与卷筒的轴线平行，所述控制器连接并控制所述排线电机，系留缆绳由卷筒绕向所述排线导轮。

6.如权利要求4所述的系留旋翼无人机的控制系统，其特征在于，所述卷筒另一端的旋转轴上还连接有用以计算系留缆绳收放长度的编码器，所述控制器设有用于接收编码器信号的数显表。

7.一种利用权利要求1所述的系留旋翼无人机的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将系留缆绳留出L米的余量，供系留旋翼无人机自主上升飞行直至系留缆绳绷紧，此过程中系留旋翼无人机加速上升；

步骤二：系留旋翼无人机继续上升飞行，通过传感装置测出系留缆绳的张力，通过控制器接收张力信号并转换成刹紧装置的夹紧力信号，夹紧力大小由控制器通过PID算法调节并输出给刹紧装置，通过刹紧装置对系留缆绳的夹紧力阻碍系留旋翼无人机的加速运动，使系留旋翼无人机的上升速度达到设定值并保持不变；

步骤三：系留旋翼无人机从距离目标高度M米上升至目标高度阶段，通过PID算法调节刹紧装置的夹紧力大小，使系留旋翼无人机减速上升直至上升速度为零，然后调节系留旋翼无人机的转速直至系留缆绳的张力达到设定值；

步骤四：系留旋翼无人机从目标高度下降至距离地面L米阶段，通过所述收卷装置控制系留旋翼无人机下降；

步骤五：系留旋翼无人机从距离地面L米下降至地面阶段，该系留旋翼无人机自主下降。

8.如权利要求7所述的系留旋翼无人机的控制方法，其特征在于，所述L的取值在50-100米的范围内，所述M的取值在50-100米的范围内。