[发明专利]初级分段式圆筒型模块化无人机弹射装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种初级分段式圆筒型模块化无人机弹射装置及其控制方法，包括n段初级分段式圆筒型直线电机、电磁弹射控制器、逆变器切投装置和弹射起飞角度控装置，初级分段式圆筒型直线电机的电磁弹射动子与电磁弹射部件相结合，涡流减速器与电磁弹射动子的弹射平台一体设置，n段初级分段式圆筒型直线电机的最后一段后加装有圆筒减速装置，涡流减速器在圆筒减速装置中会感应出涡流并与永磁磁场相互作用，电磁弹射动子上设有位置检测装置，n段分段定子上分别设有电流传感器。与现有技术相比，本发明的提高了弹射系统的稳定性、可靠性和动态响应能力，同时也极大的提高了弹射器的灵活性和适应性，降低了电磁弹射装置的制造成本和安装难度。

技术领域

本发明涉及分段式圆筒型直线电机应用在无人机弹射系统中，并采用多路逆变器切投技术和智能学习闭环策略的无人机弹射装置和控制方法，尤其涉及一种初级分段式圆筒型模块化无人机弹射装置及其控制方法。

背景技术

目前，电磁弹射系统是一种利用电磁力发射有效载荷的装置。它将电磁能转化成动能，借电磁力做功传动载荷。电磁弹射使用电能作能源，远比火箭推进剂和火炮火药成本低，在发射过程中的可控可调性和安全性也是化学发生器不可比拟的，电磁弹射器在科学实验、航天、军事、工业和交通等方面有广泛而重要的应用。同时随着微电子技术，嵌入式控制平台的飞速发展，无人机受到了人们的极大关注，特别是固定翼无人机以其无可比拟的优势在军事领域取得了长足的发展，成为近些年来的研究热点，国内外各大科研机构，商业公司、军方部门都对其进行了深入研究。

但相对于多旋翼式无人机，固定翼式有个无法避免的缺陷，即无法原地起飞，必须依靠加速跑道获得一定的初始速度来完成起飞动作，这无疑会提高其应用场地要求，在军事上也提高了其暴露的可能性，在某些领域的限制了其应用推广。这就要求提供一种能够快速安装，并且能够根据实际弹射需求模块化组装拆卸的无人机电磁弹射装置。

发明内容

发明目的：为了克服固定翼式无人机无法原地起飞，必须依靠加速跑道获得一定的初始速度来完成起飞动作的弊端，且电磁弹射装置安装困难复杂、通用性差的缺陷，本发明目的是提供一种初级分段式圆筒型模块化无人机弹射装置及其控制方法，可以将分段式圆筒直线电机易安装、模块化、阻力小的特点和自学习迭代智能控制算法相结合，通过实时切换逆变装置，实现一种制造便宜、安装简单、控制稳定可靠的电磁弹射方案。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种初级分段式圆筒型模块化无人机弹射装置，包括n段初级分段式圆筒型直线电机、电磁弹射控制器、逆变器切投装置和弹射起飞角度控装置，初级分段式圆筒型直线电机包括分段定子和电磁弹射动子，电磁弹射动子包括鳍状的弹射平台，电磁弹射部件与电磁弹射动子相结合，还包括涡流减速器，涡流减速器采用合金铝板，合金铝板与弹射平台一体设置，n段初级分段式圆筒型直线电机的最后一段后加装有圆筒减速装置，涡流减速器在圆筒减速装置中会感应出涡流并与永磁磁场相互作用，使电磁弹射动子停止运动；电磁弹射动子上设有位置检测装置，n段分段定子上分别设有电流传感器；

电磁弹射控制器包括高速数据处理芯片和分别与其连接的数据储存电路、电压调理电路、光耦隔离电路、驱动电路和电流电压检测电路；电磁弹射控制器采用自学习迭代双闭环矢量控制的方法对电磁弹射动子进行弹射控制；自学习迭代双闭环矢量控制的方法包括两路PI反馈控制速度环和两路PI调节空间矢量电流环；PI反馈控制速度环采用自学习迭代控制优化算法，通过若干次的自学习和优化参数，找到弹射控制的最优解；PI调节空间矢量电流环中包括电流环PI控制器A和电流环PI控制器B；

逆变器切投装置包括两路空间矢量逆变电路和n-1路固态继电器，两路空间矢量逆变电路始终将输出电压分别加载在相邻的两段初级分段式圆筒型直线电机上，并根据位置检测装置所检测的电磁弹射动子的位置实时切换空间矢量逆变电路；

弹射起飞角度控制装置包括液压泵、液压轴及其控制装置，根据无人机的起飞要求调整起飞角度。