多軸飛行器直流電機并聯(lián)調(diào)速法及產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多軸飛行器直流電機并聯(lián)調(diào)速法及產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的多軸飛行器采用多軸旋翼對稱布置，當(dāng)初始狀態(tài)為懸停，此時令其中一個或者相鄰2至3個旋翼的轉(zhuǎn)速適當(dāng)變慢且保持總的升力不變，由于速度變慢的旋翼升力相應(yīng)的變小導(dǎo)致飛行器軸心線傾斜，從而各旋翼的風(fēng)力產(chǎn)生一個水平方向的分量推動飛行器沿減慢速度的旋翼所在位置方向作水平移動?，F(xiàn)有的多軸飛行器多采用電池供電，其滯空時間與電池容量有關(guān)而比較短。鑒于我們提出采用外部電源有線供電，因此需要開發(fā)適合多軸飛行器的新調(diào)速技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要提供多軸飛行器直流電機并聯(lián)調(diào)速法及產(chǎn)品。
[0004]本發(fā)明的多軸飛行器直流電機并聯(lián)調(diào)速法：制造一臺直流電源供電的多軸飛行器，包括機身、多個電動旋翼、飛行器負荷、飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)、遙控器和直流電源，飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)包括衛(wèi)星定位終端、加速計、磁力計、氣壓傳感器、陀螺儀和通訊■，直流電源包括采用輸電線從外部引入的直流電源以及在飛行器內(nèi)的直流電源；
將所有驅(qū)動電動旋翼的各直流電機按照空間軸對稱分布兩個一組分為一個以上的電機組，令每個電機組的電機形成一條支路，對各個電機組形成的所有支路采取串聯(lián)或者并聯(lián)的方式；對每臺電機并聯(lián)一個多功能模塊；
多功能模塊包括飛行控制電路、斬波電路、充電電池、用電負載及假負載；斬波電路通過改變整流器件的開通時間來調(diào)節(jié)其電能輸出；用電負載包括穩(wěn)壓濾波電路、飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)、飛行控制電路、用于檢測各多功能模塊電流和電壓的檢測器件、無線電接收發(fā)射電路和其他所有可能的用電器件；假負載包括可變電阻，也包括固定電阻器件和與其串接的可控硅，假負載用于消耗電能以影響其所并聯(lián)的旋翼電機及所有旋翼電機的狀態(tài)；飛行控制電路正常工作時也可以完全從充電電池取電而不從斬波電路取電，這意味著飛行器升力的增加；飛行控制電路作為飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)的一部分與飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)主機信號連接并接受其控制；
通過改變多功能模塊的狀態(tài)來改變控制所述各電機的狀態(tài)，包括：根據(jù)需要，當(dāng)飛行器的狀態(tài)控制要求向某個方向飛行，可在陀螺儀的指南下，令與位于所述方向的旋翼電機并聯(lián)的多功能模塊多耗用一些電流，具體包括令相關(guān)多功能模塊的假負載支路的可控硅的開通時間長一些；或者令可變電阻的阻值變小一些，因此該旋翼因為電機的旁路電流增加自身輸入功率減小升力也減小導(dǎo)致飛行器軸心線發(fā)生傾斜從而飛行器的升力產(chǎn)生一個向所述方向的水平分量推動飛行器向所述方向移動；與假負載串接的可控硅作為飛行控制電路的一個執(zhí)行部件，確保飛行控制電路對各多功能模塊的功率控制；對于因為所述多功能模塊增加使用電能而可能導(dǎo)致飛行器升力不足的問題，可以通過其他方式解決，包括增加直流電源的電壓。屬性合適的用電負荷還可以與所有所述電機組成的支路串聯(lián)或者并聯(lián)。
[0005]本發(fā)明根據(jù)上述方法實現(xiàn)其目的的技術(shù)方案:制造一臺直流電源供電的多軸飛行器，包括機身、多個電動旋翼、飛行器負荷、飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)、遙控器和直流電源，飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)包括衛(wèi)星定位終端、加速計、磁力計、氣壓傳感器、陀螺儀和通訊模塊，直流電源包括采用輸電線從外部引入的直流電源以及在飛行器內(nèi)的直流電源；
將所有驅(qū)動電動旋翼的各直流電機按照空間軸對稱分布兩個一組分為一個以上的電機組，令每個電機組的電機的定子繞組串聯(lián)連接形成一條支路，對各個電機組形成的支路采取串聯(lián)或者并聯(lián)的方式，與電源連接；
對所述各電機的定子繞組或者定子繞組的一部分并聯(lián)一個多功能模塊；定子繞組的一部分是指采用抽頭取得，采用定子繞組的一部分并聯(lián)一根多功能模塊增加獲取電壓的自由度以適應(yīng)作為弱電電路的多功能模塊；多功能模塊包括飛行控制電路、直流降壓電路、充電電池、用電負載及假負載；直流降壓電路通過改變二極管的開通時間調(diào)節(jié)其電能輸出的方式提供較低的電壓；用電負載包括飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)、飛行控制電路、用于檢測各多功能模塊電流和電壓的檢測器件、無線電接收發(fā)射電路和其他所有可能的用電器件；假負載包括可變電阻，也包括固定電阻器件和與其串接的可控硅；飛行控制電路正常工作時可以完全從充電電池取電而不從斬波電路取電；飛行控制電路作為飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)的一部分與飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)主機信號連接并接受其控制；通過改變多功能模塊的狀態(tài)來改變控制所述各電機的狀態(tài)。
[0006]還可以采用一根輸電線與外部直流電源連接；在輸電線與所述飛行器之間串接有一個自動接線器，自動接線器包括一個接線器插座和一個接線器插頭；接線器插頭與輸電線連接；并含有一個輸電線自動鎖定器件；接線器插座和輸電線自動鎖定器件設(shè)置于機身上；輸電線自動鎖定器件作為飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件；輸電線自動鎖定器件包括一個電動壓舌；電動壓舌包括電磁壓舌；電動壓舌常閉壓住輸電線；當(dāng)電動壓舌的狀態(tài)由常閉變?yōu)榇蜷_時，接線器插頭在自身及輸電線重力作用下脫離機身掉落，或者:
飛行器含有一個自動卷線裝置，用于收放位于下面的輸電線，或者；
在飛行器上以及外部電源處均含有一個與輸電線信號連接的電力線載波通訊模塊，利用輸電線實現(xiàn)有線信號傳輸。
[0007]還可以令接線器插頭和/或機身連接一個降落傘，當(dāng)向接線器插頭發(fā)出脫離機身的指令后0.2秒鐘，降落傘開始打開。
[0008]本文所說的調(diào)速包括用于對飛行器的狀態(tài)控制。
[0009]旋翼飛行器包括一柱和多軸旋翼飛行器，一柱包括單翼和雙翼。
[0010]本發(fā)明的有益效果:提供一種適用于多軸旋翼飛行器的調(diào)速/運行控制方案，其無需復(fù)雜的算法，電機與電源之間只需要一個開關(guān)，可靠性高；狀態(tài)控制耗用的少量電能也被高效地利用。
【附圖說明】
[0011]圖1是一個外部直流電源供電旋翼遙控飛行器的空中編組與外部電源連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2和圖3分別是一個兩端雙插自動接線器從雙插到單插的狀態(tài)改變結(jié)構(gòu)示意圖，其可以看作是圖1實施例中的兩端雙插自動接線器的放大。
[0013]圖4是一個利用下面的飛行器為上面的飛行器分擔(dān)輸電線負荷的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是一個4軸旋翼飛行器的4臺直流電機串接的電路框圖。
[0015]圖6是一個4軸旋翼遙控飛行器的上視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖7是一個多功能模塊的原理框圖。
[0017]圖8是一個4臺電動旋翼直流電機串聯(lián)并且電機并接多功能模塊的框圖。
[0018]圖9是一個利用輸電線進行有線信號傳輸?shù)脑韴D。
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]圖中1.飛行器；2.機身；4.遙控器；5.外部電源；6.輸電線；7.自動卷線裝置；13.兩?而雙插自動接線器；14.無人駕駛船；15.水面；16.插座；17.插頭；18.自動插頭鎖定器；19.電動旋翼；21.彈簧；22.抵塊；23.電動壓舌；24.電動卷筒；25.基座；26.分叉接線端；27.監(jiān)控器；28.加速度傳感器；29.自動卷線裝置；42、43、44、45.電動旋翼；42.1,43.1,44.1,45.1電機；46.降落傘；48_51.多功能模塊；53.斬波電路；54.充電電池；55.用電負載；56.假負載；68.噴藥飛行器；69.輔助飛行器；70.起降平臺；71.農(nóng)藥罐；72.跟蹤小車；73.噴灑端口 ；74.輸送管；75.播種飛行器；76.種子倉'11.播種模塊；78.種子輸送管；79.負荷。
【具體實施方式】
[0023]圖1給出實施例1。
[0024]實施例1中，用兩架多軸旋翼遙控飛行器I組成一個空中編組。飛行器I包括機身
2、電動旋翼19、飛行狀態(tài)計算機控制系統(tǒng)、無線電信號接收處理發(fā)射設(shè)施、飛行器負荷和遙控器4。兩架飛行器I通過一個多路自動插座器13共用一組輸電線6與無人駕駛船14上的自動卷線裝置7連接并從外部電源5取電。
[0025]采用兩架飛行器I中的一架用于分擔(dān)部分輸電線的重量，稱作輔助飛行器，其擔(dān)當(dāng)?shù)娜蝿?wù)包括拉起輸電線6以避免另外一架飛行距離較遠的飛行器一一主飛行器上的輸電線6容易接觸到水面15的不利工況。
[0026]圖2和圖3給出實施例2。
[0027]