微型旋翼飛行器非對稱變距機(jī)理的動態(tài)測試實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微型旋翼飛行器是現(xiàn)代微型飛行器發(fā)展的一個重要方向，由于其在軍事上和民用上都有著十分廣闊的應(yīng)用前景，因此得到了世界各國的極大關(guān)注和高度重視。本課題是國家自然科學(xué)基金支持項(xiàng)目，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價值。 本文主要的研究對象是微型旋翼飛行器，它的尺寸為15cm，重量為105g，具有非對稱變距系統(tǒng)。非對稱變距系統(tǒng)的機(jī)理為：通過電機(jī)的瞬間加速，利用旋翼槳葉的慣性力使彈性連桿變形來實(shí)現(xiàn)槳葉變距，達(dá)到控制微型旋翼飛行器機(jī)動飛行的目的。由于彈性連桿

2、只和單邊槳葉通過剛性相連，槳距角會從連接端的最大值遞減到非連接端的最小值，呈現(xiàn)槳葉變距的非對稱性。由此可見，研究非對稱變距機(jī)理的關(guān)鍵就是研究電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、彈性連桿變形、槳距角之間的關(guān)系。本文從動態(tài)測試實(shí)驗(yàn)的角度來研究上述非對稱變距機(jī)理，完成了4個動態(tài)測試實(shí)驗(yàn)：1)動態(tài)測試彈性連桿變形量——利用應(yīng)變片，通過旋轉(zhuǎn)水銀導(dǎo)電滑環(huán)將信號引出，經(jīng)應(yīng)變放大儀放大后通過PCI2003數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，并存儲在PC機(jī)中；2)測試電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)——利用C8

3、051F020單片機(jī)的PCA捕捉功能；3)測試電機(jī)扭矩實(shí)驗(yàn)——利用測定的電機(jī)轉(zhuǎn)速得到扭矩；4)高速攝像法動態(tài)測試電機(jī)電壓和槳距角及彈性連桿變形角度之間的關(guān)系——利用高速攝像機(jī)在不同相位測定飛機(jī)角度。通過以上這些實(shí)驗(yàn)可以定性的找到飛行器變距的初步規(guī)律。 本文的研究主要有兩個難點(diǎn)：一是由于微型旋翼飛行器的體積小、旋轉(zhuǎn)速度快、角度變形小，接觸法測量槳距角十分困難，針對此難點(diǎn)本文提出了一種新穎的高速攝像法。高速攝像機(jī)的拍攝速度可達(dá)10