[实用新型]一种三自由度直升机半实物仿真系统

说明书

本实用新型涉及一种三自由度直升机半实物仿真系统，本实用新型机械本体结构中旋转轴、俯仰轴和横侧轴的转动角度由各自配套的编码器采集，并通过通讯电缆将采集到的角度信号传递给控制模块；控制模块再通过电缆与计算机连接，计算机中的飞控系统将接收到的角度信号用于计算出下一时刻PWM值，通过通讯电缆将控制命令传递给控制模块，驱动模块通过通讯电缆从控制模块获取控制命令，并将其转换成实际电压值，驱动模块再通过通讯电缆将实际电压输送给机械本体结构中前后两个直流电机，驱动两个螺旋桨转动。本实用新型通过合理的构成及连接可以避免繁琐的编程环节，便于设备的成套配备和降低实验成本，可以有效地用于三自由度直升机的仿真实验。

技术领域

本实用新型涉及一种三自由度直升机半实物仿真系统，属于飞行控制领域。

背景技术

直升机是一种由单个或多个旋翼提供向上推力矢量而具备飞行能力的航空飞行器。与其他机种相比，直升机具有低空低速飞行、垂直起降、空中悬停、360度定点回转和任意方向飞行等优点，因此直升机在军用、民用等领域得到了极为广泛的应用。同时就其直升机本身而言，是一个多输入多输出、高阶次、非线性、强耦合系统，只有鲁棒性较强的飞行控制系统才能有效地控制直升机。控制器作为飞行器控制系统的重要组成部分，其中控制算法的优劣将直接影响飞行器姿态的控制效果。因此3-DOF直升机半实物仿真系统的设计与研究有着巨大的理论和现实意义。一方面，通过设计或改进飞行姿态控制器，获得鲁棒性更强的飞行控制策略，这对于提升直升机的飞行品质具有重要的理论意义和实用价值，同时可有力的促进我国直升机的发展。另一方面，直升机的高阶次、多输入多输出、强耦合、非线性的特性，使其成为验证各种控制算法的理想实验对象，尤其是对一些新异的控制算法。除此之外，控制及相关学科的课程的工程实践性很强，仅仅通过理论学习，缺少必要的实践环节，很难掌握控制技术的精髓，因此需要配套相应的实验设备，用于实验教学。

目前国内外已有几个公司研发出了三自由度直升机实验装置，但其价格都极为昂贵，拥有控制及相关学科的高校很难做到配备整套实验设备，这给本科实验教学带来困难。同时现有的直升机实验平台，操作系统复杂，实验前期准备较长，实验人员需要编写大量的代码，不利于实验教学和控制算法的验证。

另，建立三自由度直升机半实物仿真系统，同时还需要考虑三自由度直升机半实物仿真系统的构成及构成之间的连接问题。

发明内容

本实用新型提供了一种三自由度直升机半实物仿真系统，以用于通过合理的构成及连接用于建立三自由度直升机半实物仿真系统。

本实用新型的技术方案是：一种三自由度直升机半实物仿真系统，包括机械本体结构2、计算机8、控制模块9、驱动模块10和通讯电缆；

所述机械本体结构2中旋转轴、俯仰轴和横侧轴的转动角度由各自配套的编码器采集，并通过通讯电缆将采集到的角度信号传递给控制模块9；控制模块9再通过电缆与计算机8连接，计算机8中的飞控系统将接收到的角度信号用于计算出下一时刻PWM值，通过通讯电缆将控制命令传递给控制模块9，驱动模块10通过通讯电缆从控制模块9获取控制命令，并将其转换成实际电压值，驱动模块10再通过通讯电缆将实际电压输送给机械本体结构2中前后两个直流电机28，驱动两个螺旋桨33转动，实现三自由度直升机在空间中的任意姿态。

所述机械本体结构2包括旋转轴装置、俯仰轴装置、横侧轴装置、旋转轴与俯仰轴连接件19；其中旋转轴装置通过旋转轴与俯仰轴连接件19与俯仰轴装置连接，横侧轴装置固定在俯仰轴装置上；旋转轴装置、俯仰轴装置、横侧轴装置采集各自的转动角度，并传递给控制模块9。