微型旋翼飛行器非對稱變距機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微型飛行器(MAV：Micro Aerial Vehicle)具有體積小、重量輕、攜帶方便、操作簡單、隱蔽性好、機(jī)動靈活等特點(diǎn)，在現(xiàn)代軍事和民用方面具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前旋翼MAV采用的還是傳統(tǒng)的機(jī)械變距方式，由于這套變距系統(tǒng)非常復(fù)雜，無法進(jìn)行旋翼MAV的微型化，已成為旋翼MAV發(fā)展的瓶頸。針對這一問題，本文提出一種面向旋翼MAV的非對稱變距方法，這種變距方法與傳統(tǒng)的機(jī)械變距方法完全不同。并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，以期獲得這種新型變

2、距方法的機(jī)理和規(guī)律，為旋翼MAV的微型化提供一種新的途徑。 本文以研究微型旋翼飛行器的新型非對稱變距機(jī)理為目的，首先從理論上對非對稱變距的機(jī)理進(jìn)行了分析，包括微型飛行器飛行時的旋翼特征、飛行時所受空氣動力、非對稱變距裝置的工作原理以及受力情況進(jìn)行了分析；接著利用CATIA軟件對非對稱變距裝置進(jìn)行了三維建模，并對非對稱變距裝置中的關(guān)鍵部分——彈性連桿進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)分析，得出彈性連桿受力變形的性能和不同長厚比的彈性連桿對微型飛行器變

3、距的影響，為以后彈性連桿尺寸改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)． 為了用實(shí)驗(yàn)的方法得到非對稱變距機(jī)理，本文提出了一種與傳統(tǒng)槳距角遞推算法不同的基于高速攝影和圖像處理的槳距角測定方法。它是一種非接觸式測量，即利用高速攝像機(jī)拍攝下飛行器槳葉變距的全過程，然后對得到的圖像進(jìn)行處理把槳距角測量出來，最終通過把主槳電機(jī)的改變量與槳距角的變化量對應(yīng)起來，得到飛行器飛行時的非對稱變距機(jī)理。根據(jù)高速攝影的實(shí)驗(yàn)要求，開發(fā)了一個微型飛行器實(shí)驗(yàn)平臺，包括平臺的機(jī)械部分和

4、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中控制系統(tǒng)是以 C8051F020為主控MCU，采集主槳的相位信息、控制主槳電機(jī)的加速和保持電機(jī)加速與高速攝像機(jī)拍攝的同步性。 基于前面對非對稱變距的機(jī)理及其控制的分析，要從實(shí)驗(yàn)來得到變距機(jī)理及其變距規(guī)律，本文進(jìn)行了兩個實(shí)驗(yàn)，分別是基于應(yīng)變片和水銀滑環(huán)的非對稱變距機(jī)理實(shí)驗(yàn)和基于高速攝像技術(shù)的槳距角測量實(shí)驗(yàn)(注：這兩個實(shí)驗(yàn)是和碩士生周焱同學(xué)合作完成的)?；趹?yīng)變片和水銀滑環(huán)的非對稱變距機(jī)理實(shí)驗(yàn)是用應(yīng)變片貼在彈性連