[发明专利]基于J-Scope的无刷电机控制实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了基于J‑Scope的无刷电机控制实验装置及其实验方法，横梁的左右两端分别安装于左底座和右底座的上表面，无刷电机安装在横梁上，螺旋桨安装在无刷电机的输出轴上，螺旋桨保护器安装在横梁上且无刷电机内置于螺旋桨保护器中，无刷电调胶黏在横梁的侧面，无刷电调通过三根相位输出线与无刷电机连接，控制器通过三联杜邦线与无刷电调连接。本发明是一个具体的控制对象，同时结合与上位机的串行通讯，实现了调速曲线的实时显示，直观易懂，可以激发学生的学习兴趣，使学生理解更为直观，能在较大程度上改善教学效果。

技术领域

本发明属于高等学校实验器材、无人机控制领域，特别是涉及基于J-Scope的无刷电机控制实验装置及其实验方法。

背景技术

无刷电机是电动无人机在现今最常用的动力系统执行机构之一，已经基本替代有刷电机。无刷电机由于采用电子换向产生旋转磁场，在控制和驱动上较有刷电机要复杂，而无刷电机的调速对于无人机控制来说至关重要。作为高等学校自动控制相关专业的一个热门控制对象，无人机控制首要解决的问题之一即无刷电机的控制与调速。基于J-Scope的无刷电机控制实验装置是一种涉及自动控制原理并满足无人机控制需求的实验装置，可在保证安全的情况下完成对无刷电机的驱动与调速实验，同时在PC机上实时显示无刷电机的调速曲线。

通过地面实验装置掌握无刷电机的调速控制，可以节约成本、提高专业知识的讲授效率、并降低无人机飞行测试的损伤风险，同时便于修正不同的PWM驱动频率、调速分辨率、控制参数等，是一种无人机飞控系统研制的高效途径。

无刷电机的调速信号为可变占空比的PWM波，以高电平脉宽表示电机转速，有效驱动脉宽大约在1ms～2ms之间。通过调节PWM的频率和定时器计数峰值，可实现不同的调速分辨率。

传统的高校自控专业教学装置比较抽象，以电路系统模拟控制系统的输出，给学生理解带来困难。基于J-Scope的无刷电机控制实验装置是一个具体的控制对象，同时结合与上位机的串行通讯，实现了调速曲线的实时显示，直观易懂，可以激发学生的学习兴趣，在较大程度上改善教学效果。

发明内容

本发明目的是提出基于J-Scope的无刷电机控制实验装置及其实验方法，是一个具体的控制对象，同时结合与上位机的串行通讯，实现了调速曲线的实时显示，直观易懂，可以激发学生的学习兴趣，在较大程度上改善教学效果。可以解决无刷电机的控制与调速问题，以及高等学校自控专业的实验装置设计与应用问题，提供了基于J-Scope的无刷电机控制实验装置。

本发明通过以下技术方案实现：基于J-Scope的无刷电机控制实验装置，包括横梁、左底座、右底座、无刷电机、螺旋桨、螺旋桨保护器、无刷电调和控制器，

所述横梁的左右两端分别安装于所述左底座和右底座的上表面，所述无刷电机安装在所述横梁上，所述螺旋桨安装在所述无刷电机的输出轴上，所述螺旋桨保护器安装在所述横梁上且所述无刷电机内置于所述螺旋桨保护器中，所述无刷电调胶黏在所述横梁的侧面，所述无刷电调通过三根相位输出线与所述无刷电机连接，所述控制器通过三联杜邦线与所述无刷电调连接。

进一步的，所述螺旋桨保护器分为上下两个部分，所述螺旋桨保护器的上下两个部分皆设有多根由螺旋桨保护器的中轴线为中心呈放射状的肋条，所述螺旋桨保护器的下半部通过四颗紧固螺丝与无刷电机一同固定在所述横梁上，所述螺旋桨保护器的上半部通过六条扎带与下半部固定为一体。

进一步的，所述左底座和右底座均为多片堆叠结构，且分别通过紧固螺丝连接固定为一体，所述无刷电机通过四颗紧固螺丝固定安装在所述横梁上，所述螺旋桨通过一个自锁螺母固定在所述无刷电机的输出轴上，所述无刷电调通过双面胶粘贴于横梁的侧面，并通过扎带或魔术带捆绑固定。

进一步的，所述无刷电机采用E-MAX RS22052600kv，所述螺旋桨采用五寸三叶碳纤正桨，所述无刷电调采用20A多旋翼专用电调。