基于ARM的四旋翼无人飞行器控制系统

为改变传统以单片机为处理器的四旋翼无人飞行器的控制方式,提出了一种基于嵌入式ARM的飞行控制系统的设计和实现方案。详细介绍了控制系统的总体构成以及硬、软件设计方法,包括传感器模块、电机模块、无线通信模块。试验结果表明,该设计结合嵌入式实时操作系统,保证了系统的高可靠性和高实时性,能满足飞行器起飞、悬停、降落等飞行模态的控制要求。

ARM平台的高稳定度实时转速测量方法

基于ARM平台设计了一种针对磁电式转速传感系统的高稳定度实时转速测量方法,该方法能够有效消除传统转速测量方法无法克服的由计数误差和脉冲发生器的加工误差引起的转速测量波动。针对所设计的转速测量方法进行试验,结果表明,所设计的转速测量方法能有效消除测量结果波动,且实现简单,动态跟踪效果好。

充电式电钻静态堵转力矩测量分析与探讨

《手持式、可移式电动工具和园林工具的安全第2部分:电钻和冲击电钻的专用要求》是电动工具制造商参照并执行的国家推荐性安全标准之一。随着电动工具产品技术的不断更新,充电式电动工具占有的市场份额越来越多,对于充电式电钻的静态堵转力矩,尤其在力臂的界定等环节,业界的理解各不相同。通过对比三种实际应用方案,提出更有针对性的选择及参考依据。

小型多旋翼飞行器悬停效率分析

多旋翼的不同配置方式直接影响着小型飞行器整机悬停效率。为了得到不同气动参数下多旋翼系统的悬停效率,通过搭建试验平台测量了多旋翼系统在不同的旋翼位置、桨叶数量、旋翼臂形状尺寸、共轴间距、非共轴旋翼重叠区域时的推力和功耗,分析了不同旋翼配置方式下整机悬停效率随桨盘载荷的变化规律。试验结果表明:旋翼桨叶数为2且在旋翼下置时多旋翼飞行器的悬停效率最高;旋翼臂尺寸比形状对悬停效率的影响更大;不同间距比的共轴旋翼在桨盘载荷较高时可以接近无干扰单旋翼的效率,且在间距比为30. 4%时具有较高的悬停效率;通过合理配置非共轴重叠区域的竖直间距比和水平间距比可以有效降低能量损失,且在较小竖直间距比时将水平间距比保持在10%~15%的范围可以大幅度提高悬停效率。

引信球转子动力学特性模拟试验

为了验证引信球转子理论分析的正确性,采用由激光打标机对旋转状态下转正运动过程中的引信球转子表面打标痕的方法设计了一种研究球转子运动的试验,测定了5种力学参数球转子的运动轨迹。试验和理论分析结果均表明球转子相对于其腔室的运动轨迹为空间螺旋线,球转子的解除保险运动受初始进动角、转动惯量差异及质心位置影响很大。通过减小球转子与其腔室之间的滑动摩擦将增长球转子的运动轨迹并减小动态平衡角,而加大球转子质心偏心会增大球转子的动态平衡角。

引信球转子机构动力学仿真

引信球转子机构是旋转弹药引信的典型机构之一,除用于隔爆之外,还可实现延期解除保险。应用欧拉刚体动力学理论,建立了球心、质心及弹丸旋转轴均不重合时球转子解除保险运动过程的微分方程组,在给出了求解该方程组初始条件的基础上对某引信球转子机构解除保险过程进行了仿真。所得仿真结果与工程实践的结果是一致的。

用四元数建立引信球转子定点转动的数学模型

球转子机构是一种典型的引信隔爆机构,优化设计之后还可实现延期解除保险功能。应用欧拉运动学方程组建立的引信球转子转正运动数学模型,数值求解在球转子接近转正时存在着奇异性,为克服这一问题,应用四元数理论,在分析质心、形心与弹丸旋转轴均不重合时的球转子动力学基础上,建立了描述球转子在其腔室内定点转正运动的新的数学模型。这是一组非退化的线性微分方程组,没有奇异点,有助于得出不失真的球转子运动数值解,从而深入研究球转子的动态平衡角现象。

离心力驱动引信水平转子质心优化方法

针对引信离心力驱动水平转子转动可靠性难以保证的问题,提出了离心力驱动引信水平转子质心优化方法。该方法是通过建立引信水平转子转正过程动力学方程,得到其质心回转半径与初始方位角的最优解关系式。仿真验证表明,初始方位角取值不同对引信水平转子动态运动特性影响较大,优化得到的最优质心回转半径及质心初始方位角能使得水平转子转动过程中的净驱动力矩值始终较大,从而有助于提高旋转弹引信水平转子转正正确性。

引信球转子动力学分析

球转子机构是旋转弹药引信典型的保险与解除保险机构之一,除主要用于满足引信隔爆安全性要求外,同时也可兼作延期解除保险。应用欧拉刚体动力学理论,分析了球心、质心及弹丸旋转轴均不重合时的球转子动力学问题,给出了描述球转子在其腔室内转正运动的微分方程组,为引信球转子的工程设计提供了理论支持。

四旋翼飞行器齿轮箱-支臂组件动态特性分析

为提高重载油动四旋翼飞行器的稳定性,研究齿轮箱-支臂组件动态特性并进行结构优化。利用Lanczos特征值求解器,进行齿轮箱-支臂组件模态分析,并通过试验采集组件中心位置的振动加速度值,优化芯轴长径比。采用Runge-Kutta法编程求解组件的动力学方程,揭示组件振动的规律和影响因素。研究结果表明:传动芯轴长径比超过20会产生较大弯曲振动,优化传动芯轴长径比(<14)可有效改变其固有频率,避开激励频率及倍频;振动加速度随转速增大先增大、后减小,当激励频率与系统固有频率相等时达到最大;通过优化斜支撑的角度提高组件刚度可实现减振。

导弹机电引信水平转子隔爆机构故障诊断

机电引信水平转子隔爆机构发生故障时仍处于静态平衡,因此常用的动态特性仿真方法并不适用。分析了转子的受力状况后,指出产生故障的主要原因是簧片加载侧位销阻碍了转子的转动,改进方法是通过转子结构改进而优化其受力状况。理论分析及实验证明,改进后的转子能可靠的解除隔爆,提高了引信的工作可靠性。

基于LED光源的直升机旋翼频闪成像系统的研究

研究提出了一种利用大功率LED作为频闪光源对直升机进行旋翼椎体检测的方法,通过对直升机旋翼椎体检测原理分析,利用光电传感器、ARM嵌入式系统及LED光源开发出一种适用于直升机动平衡检测用的频闪成像系统。

引信球转子运动方程求解的初始条件

给出了质心与形心重合但偏离弹丸旋转轴的引信球转子运动方程组求解的初始条件，讨论了球转子在其腔室内运动的起动特性，包括球转子机构设计参数和弹道环境对球转子运动起动特性的影响．分析表明，球转子的解除保险工作特性不但与球转子的旋转偏心、球转子的直径等因素有关，而且更重要的是还取决于球转子相对于其腔室的初始方位，即球转子与其腔室的初始接触点在球转子上的位置．作为实例。

基于无刷直流电机的执行器防堵转系统的设计

为了防止直流无刷电机驱动的执行器因电机堵转而损坏控制器,控制系统采用以LPC2132微处理器和电流采集等电路相结合的硬件保护方法,同时采用软件进行智能判断与处理。实现了电动执行器在堵转的状态下的智能控制,保护了控制器。实验结果表明:该系统具有可靠性高及智能处理堵转等优点。

引信球转子起动时刻判定

在质心、形心与弹丸旋转轴三者均不重合的引信球转子解除保险运动过程动力学模型基础上讨论了球转子运动微分方程组求解的初始条件,建立了质心、形心及弹丸旋转轴均不重合时引信球转子起动时刻的受力平衡方程组。作为实例计算了某引信球转子解除保险运动的起动点。

用统计法计算矢量尺寸链求引信球转子的旋转偏心

引信球转子的旋转偏心，即引信球转子解除保险过程中球转子形心相对于弹丸旋转轴轴线的偏移量，是引信球转子工作特性分析与计算中的重要参数．作为实例，在对构成引信球转子旋转偏心的尺寸链进行了分析与假设之后，利用平面矢量尺寸链理论计算了某引信的球转子旋转偏心，并对计算结果进行了分析与讨论．

后缘襟翼型智能旋翼驱动力臂的设计方法

为使后缘襟翼型智能旋翼达到最佳的减振效果,本文建立了两种模型方法对智能旋翼驱动机构的关键设计参数——驱动力臂进行了探讨。一方面基于CFD、CAMRADⅡ和ABAQUS联合仿真的方法,建立了机电耦合多体系统有限元模型;另一方面基于襟翼变形前后的几何关系分析,建立了更为简化的几何模型。最后通过对智能旋翼桨叶的驱动性能静态试验来验证模型。测试结果表明,有限元仿真结果与试验结果一致,几何模型与有限元模型得到的襟翼最大偏角的误差不超过6%。因此,本文所建立的有限元模型分析法和几何模型分析法可以为后缘襟翼型智能旋翼结构详细设计和初步设计中驱动力臂的参数选择提供有效参考。

基于变转动惯量球转子的延期解除保险机构仿真

为解决我国小口径引信炮口距离过短的问题,引入准流体技术,设计了变转动惯量球转子延期解除保险机构.依据球转子欧拉运动方程,推导得出了旋转力矩表达式,分析了变转动惯量球转子延期解除保险机构实现延期解除保险的机理.运用ADAMS软件完成了某变转动惯量球转子延期解除保险机构动力学仿真分析.结果表明,通过球转子腔内准流体的泄流可以控制球转子的转正时间,进而使小口径引信获得预期的延期解除保险距离.

四旋翼飞行器控制系统研究

为了在实验室条件下研究四旋翼飞行器的控制问题,针对其动力学特征,建立了四旋翼飞行器的非线性参数模型,并结合控制需求进行了线性化。采用ARM嵌入式微处理器作为主控器件,无刷直流电机驱动器作为其动力系统,构建了飞行器的实物模型,完成了模型系统总体硬件结构的设计和软件设计。同时针对复杂的外部环境条件下各种不确定性因素对四旋翼飞行器飞行过程的干扰,引入了一种基于H_∞控制理论的回路成型方法来设计系统的鲁棒控制器,通过仿真实验,验证了设计的合理性。

引信球转子横置设计理论分析与数值模拟

为了解释引信横置球转子的转正现象，并为横置球转子设计提供理论基础，分析了横置球转子的转正运动起动特性，并以一实例进行了数值计算。