专利名称：一种共轴式无人直升机航向操纵电路及参数k的确定方法
技术领域：
本发明涉及一种航向操纵电路，尤其涉及一种共轴式无人直升机航向操纵电 路及参数《的确定方法，属于无人机控制技术领域。
(二)
背景技术：
共轴式直升机航向机械操纵机构有两种形式 一是半差动机构，即在操纵航 向时只改变下旋翼的桨距，这样在改变航向的同时，直升机的升力也会受到影响， 从而使直升机的高度发生不必要的改变。另一种为全差动机构，即在操纵航向过 程中在改变下旋翼桨距的同时，通过机构改变上旋翼的桨距，保证直升机高度不 变。以上两种操纵机构均存在不足。半差动机构结构简单，但是要求驾驶员在驾 驶过程中，改变航向的同时，要改变总距，以维持上下旋翼产生的总升力不变。 全差动机构虽然可以减轻驾驶员的负担，但是结构复杂。
电路中参数《的确定方法可以通过理论计算得到，但误差大，不能满足工程 需要，另外还可通过在空中调试，但风险大，成本高。本发明提出的地面确定参 数《的方法即降低风险，周期短，又能满足工程要求。
(三)
发明内容
1、 目的本发明的目的是提供一种共轴式无人直升机航向操纵电路及参数《的 确定方法，它克服了现有技术的缺点，提出了采用机械加电控方式，并给出了电 路实现原理及电路参数调整实现方法，满足了无人直升机的航向操纵要求。
2、 技术方案本发明采用机械加电控结合的方法，航向机械操纵机构采用结构 简单的半差动机构形式(现有技术)，利用电控方式实现了在航向操纵的过程中， 同时改变总距，实现了全差动结构的功能。
(1) 一种共轴式无人直升机航向操纵电路，航向操纵原理框图如图l所示，综
合电路原理图如图2所示。该综合电路由两个运算放大器U1A、 U1B、 6个固 定电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6 ，两个二极管D1、 D2和两个可变电阻W1、 W2组成；电路连接方式为Wl、 W2分别与D1、 D2串联后与R1并联，然后200910076353.9
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与U1A的反相端连接，电阻R5接在U1A的同相端和地之间，U1A的输出端与反相端之间接入电阻R2组成反相加法运算电路。U1A的输出经电阻R3接到U1B的反相端，电阻R6接在U1B的同相端和地之间，U1B的输出端与反相端之间接入电阻R4组成反相运算电路。
该综合电路接收航向操纵指令和总距操纵指令，实现了二者的结合，使得在航向操纵时，总距也有尺4的输出，从而，给出综合调整结果改变总距，驱动总
距舵机，在改变直升机航向的同时保持直升机的升力不变，达到预期的理想效果。电路的实现原理由运算放大器U1A构成加法器，其输入量是航向操纵量
《和总距操纵量^ ，输出经运算放大器U1B构成的反相器反相后在输出端得到
其中，电路中运算放大器的型号是LM158，固定电阻的值R1-R6为20 50KQ,二极管型号为1N5819，可变电阻Wl和W2为200 KQ 。
(2) —种共轴式无人直升机航向操纵电路中参数K的确定方法，该方法具体步骤如下
步骤一将发动机转速设置在起飞转速的60% 80%，保证直升机不会离地；步骤二固定发动机的油门，使发动机的输出功率不变；
步骤三通过调整W1、 W2的阻值来实现参数尺的调整，进行航向操纵，观测发动机转速的变化；发动机转速变化范围小于2%，即参数《满足工程需要，达到实际要求。
在图1中综合电路实现了航向操纵量^和总距操纵量^的结合，使得在航
向操纵时，总距也有《&的输出，保证总距舵机产生需要的变化。在图1中关键
技术是参数《的设置。工程实际应用中，我们采用试验调整的方法以确定其合理取值。
在图2中，U1A、 U1B是运算放大器，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6是固定电阻；Dl、 D2是二极管，Wl、 W2是可变电阻，可以通过调整W1、 W2的阻值得到参数K的调整，该电路可实现图1中综合电路的功能。3、优点及功效
本发明在综合参考全差动机构和半差动机构的优缺点的基础上，提出了采用 半差动机构加电控方式，并给出了电路实现原理及电路参数调整实现方法，克服 了以上两种机构的缺点，地面确定参数《的方法可以降低风险，提高可靠性，满 足了无人直升机的航向操纵要求。
本发明可降低无人直升机的制造成本，缩短无人直升机的研制周期，能满足 工程要求。
(四)
图l航向操纵原理方框示意图 图2综合电路原理示意图 图中符号说明如下
&航向操纵量；&总距操纵量； K被调整参数
U1A、U1B运算放大器；Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6 固定电阻；Dl、
D2二极管；Wl、 W2可变电阻；
(五)
具体实施例方式
见图1、图2所示，
(1) 一种共轴式无人直升机航向操纵电路，它由两个运算放大器U1A、U1B， 6 个固定电阻Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6，两个二极管Dl、 D2和两个可变电阻 Wl、 W2组成；其中，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6型号为RJK53，数值是25KQ， Dl、 D2型号为1N5819， Wl、 W2型号为3296，数值为200 KQ， U1A、 U1B 型号为LM158。该电路接收航向操纵指令和总距操纵指令，实现了二者的结合， 使得在航向操纵时，总距也有尺^的输出，从而，给出综合调整结果改变总距，
驱动总距舵机，在改变直升机航向的同时保持直升机的升力不变。
(2) —种共轴式无人直升机航向操纵电路中参数/:的确定方法，该方法具体步
骤如下
步骤一将发动机转速设置在4000转/分，保证直升机不会离地；
步骤二固定发动机的油门，使发动机的输出功率不变；
步骤三通过调整W1、 W2的阻值来实现参数〖的调整，进行航向操纵，观测
发动机转速的变化；发动机转速变化范围小于80转/分，参数i:即满足工程需要。
权利要求
1、一种共轴式无人直升机航向操纵电路，其特征在于该电路由两个运算放大器U1A和U1B，6个固定电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，两个二极管D1和D2和两个可变电阻W1和W2组成；W1、W2分别与D1、D2串联后与R1并联，然后与U1A的反相端连接，电阻R5接在U1A的同相端和地之间，U1A的输出端与反相端之间接入电阻R2组成反相加法运算电路；U1A的输出经电阻R3接到U1B的反相端，电阻R6接在U1B的同相端和地之间，U1B的输出端与反相端之间接入电阻R4组成反相运算电路。
2、 根据权利要求l所述的一种共轴式无人直升机航向操纵电路，其特征在于 该运算放大器U1A和U1B的型号为LM158。
3、 根据权利要求1所述的一种共轴式无人直升机航向操纵电路，其特征在于 该6个固定电阻R1-R6的数值范围是20-50KQ。
4、 根据权利要求l所述的一种共轴式无人直升机航向操纵电路，其特征在于 该两个二极管Dl和D2的型号为1N5819。
5、 根据权利要求l所述的一种共轴式无人直升机航向操纵电路，其特征在于 该两个可变电阻Wl和W2的数值是200 K Q 。
6、 一种共轴式无人直升机航向操纵电路中参数K的确定方法，其特征在于该方法具体步骤如下步骤一将发动机转速设置在起飞转速的60% 80%，保证直升机不会离地； 步骤二固定发动机的油门，使发动机的输出功率不变；步骤三通过调整W1、 W2的阻值来实现参数《的调整，进行航向操纵，观测 发动机转速的变化；发动机转速变化范围小于2%,即参数《满足工程需要，达 到实际要求。
全文摘要
一种共轴式无人直升机航向操纵电路，由两个运算放大器U1A、U1B、6个固定电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，两个二极管D1、D2和两个可变电阻W1、W2组成；该电路和航向操纵半差动机构结合后，接收航向操纵指令和总距操纵指令，使得在航向操纵时，总距也有Kδ<sub>Y</sub>的输出，从而，在改变直升机航向的同时保持直升机的升力不变，实现了航向操纵全差动结构的功能，达到预期的理想效果。该航向操纵电路中参数K的确定方法，有三个步骤，简单易行。地面确定参数K的方法可以降低风险，提高可靠性，满足了无人直升机的航向操纵要求。实践证明本发明降低了无人直升机的制造成本，缩短了无人直升机的研制周期，能满足实际工程要求。
文档编号B64C13/00GK101486379SQ20091007635
公开日2009年7月22日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者王修桐, 琦 赵 申请人:北京航空航天大学