[实用新型]一种三自由度直升机实时仿真平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三自由度直升机实时仿真平台，尤其是涉及用于自动控制和直升机控制策略验证的实时仿真平台。

背景技术

由于军事、民生等各方面要求的日益提高，直升机的各项性能也逐渐提高，如直升机飞行控制技术的迅速发展，就大大改善了现代直升机的飞行品质，提高了现代直升机的战场生存性。在实际飞行实验之前，考虑到安全和经济环保等因素，通常都会对直升机进行模型仿真飞行实验，这样即节省了人力、财力、物力和时间，还能对直升机实际试飞结果有一定的预测作用，也为直升机飞行控制系统方面的关键问题和技术的研究提供了方便。此外，在控制理论发展的过程中，某一理论的正确性及其实际应用中的可行性需要一个按其理论设计的控制器去控制一个典型对象来验证。三自由度直升机就是这样一个被控对象，其本身是一个自然不稳定体，在控制过程中能有效地反映控制中的许多关键问题，如非线性问题、鲁棒性问题、随动问题等，可以进行自动控制算法和直升机控制实验验证。

目前市面上的三自由度直升机的旋转轴部分一般采用二层架构，增加了机体的重量，便携性能差；三个转动轴均安装有轴承，也增加了机体的重量和生产成本；平衡机构主要通过螺纹孔位置的来调节配重块的位置，由于螺纹孔之间有一定间隔，因此很难使配重块刚好与机头平衡，无法使俯仰轴处于自然水平状态，因此需要人工干预才能进行俯仰轴零位的标定，并且使得三自由度直升机在进行俯仰运动的时候需要螺旋桨输出更大的抬升力。

发明内容

为了提高直升机设计的成功率，在实际飞行前，对直升机模型进行仿真飞行实验，以及对不同控制系统的性能进行验证，本实用新型提供了一种可用于自动控制算法和直升机实验验证的三自由度直升机实时仿真平台。

本实用新型可用于自动控制和直升机实验的三自由度直升机实时仿真平台包括机械本体1、螺旋桨Ⅰ2、螺旋桨Ⅱ7、直流无刷电机Ⅰ3、直流无刷电机Ⅱ8、位置传感器Ⅰ4、位置传感器Ⅱ23、位置传感器Ⅲ24、集电环5、平衡块6、电源13，其中机械本体1包括基座9、旋转轴10、俯仰轴11、横侧轴12，两个直流无刷电机Ⅰ3、直流无刷电机Ⅱ8分别安装在横侧轴12两端，螺旋桨Ⅰ2、螺旋桨Ⅱ7安装在直流无刷电机Ⅰ3、直流无刷电机Ⅱ8上并由其驱动，横侧轴12通过铰链Ⅱ26设置在俯仰轴11一端，俯仰轴11另一端装有平衡块6，俯仰轴11通过铰链Ⅰ25安装在旋转轴10上，铰链Ⅰ25与旋转轴10固连，集电环5安装在旋转轴10上，止转片20安装在上基座5上并与集电环5外壳固连，旋转轴10固定于基座9上，电源13设置在基座9上，在俯仰轴11和横侧轴12连接处设置有位置传感器Ⅲ24，在俯仰轴11和铰链Ⅰ25连接处设置有位置传感器Ⅱ23，旋转轴10下部装有位置传感器Ⅰ4，位置传感器Ⅱ23、位置传感器Ⅲ24分别通过联轴器Ⅰ21、联轴器Ⅱ22与连接，联轴器Ⅰ21、联轴器Ⅱ22在紧定螺钉的作用下其两端分别与位置传感器Ⅱ23、位置传感器Ⅲ24和铰链Ⅰ25、铰链Ⅱ26抱死。

其中所述基座9包括上支撑板14、下支撑板15、四个支撑柱16、圆锥滚子轴承17、轴承座18，上支撑板14和下支撑板15通过四个支撑柱16支撑，圆锥滚子轴承17安装于轴承座18内，轴承座18固定在下支撑板15上，旋转轴10安装在圆锥滚子轴承17内，位置传感器Ⅰ4设置在轴承座18上方，弹簧板19装在位置传感器Ⅰ4的下表面，限制该传感器外圈的转动。

本实用新型中所述位置传感器Ⅰ为增量式编码器，位置传感器Ⅱ与位置传感器Ⅲ均为绝对式编码器。

本实用新型中所述集电环采用过孔式集电环，安装于上支撑板上方的旋转轴上。

本实用新型具有的有益效果是：

1、可以对直升机的控制算法进行仿真验证。

2、基于采用单层架构，减轻了整机重量，降低了系统功耗。

3、俯仰轴和横侧轴的旋转运动由铰链支撑，可以减轻整机重量同时也可以降低制造成本。

4、配重块可以在俯仰轴上连续滑动，便于标定俯仰轴的零位，并减小需要的抬升力。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图； 

图2是本实用新型基座的部分结构示意图；

图3是本实用新型旋转轴与俯仰轴连接示意图；

图4是本实用新型俯仰轴与横侧轴连接示意图；