1.一種可變結(jié)構(gòu)多旋翼無人機實驗平臺,包括底座(1)、X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)、光電編碼器(3)、電磁阻尼器(4)、Z軸固定板(5)、豎直連接軸(6),其特征在于:
所述底座(1)用于支撐X-Y旋轉(zhuǎn)框(2),其由一塊底板和設在其兩端的兩塊側(cè)擋板一體構(gòu)成,兩塊側(cè)擋板結(jié)構(gòu)對稱,各設有一個軸承孔,軸承孔下方左右兩側(cè)均對稱設有限位裝置,以限制X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)的轉(zhuǎn)動角度范圍;
所述X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)用于安裝Z軸固定板(5);X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)其左右兩邊框中心部位各設有一個軸承孔,用于通過轉(zhuǎn)軸與所述底座側(cè)檔板上軸承孔相連,X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)能架設在底座上,并在所述限位裝置限制范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動,所述轉(zhuǎn)軸的中心軸線設為X軸;所述轉(zhuǎn)軸與側(cè)擋板的結(jié)合部均安裝有光電編碼器(3)和電磁阻尼器(4),光電編碼器(3)用于采集豎直連接軸(6)繞X軸旋轉(zhuǎn)角速度,電磁阻尼器(4)用于控制轉(zhuǎn)動軸阻尼,能夠調(diào)節(jié)大??;
所述Z軸固定板(5)用于安裝豎直連接軸(6);Z軸固定板(5)通過其兩端轉(zhuǎn)軸與所述X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)中部相連,實現(xiàn)可轉(zhuǎn)動安裝,兩端轉(zhuǎn)軸與所述X軸垂直,兩端轉(zhuǎn)軸中心軸線設為Y軸,兩端轉(zhuǎn)軸與X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)結(jié)合部位也分別安裝光電編碼器(3)和電磁阻尼器(4),光電編碼器(3)用于采集豎直連接軸(6)繞Y軸旋轉(zhuǎn)角速度,電磁阻尼器(4)用于控制轉(zhuǎn)動軸阻尼,能夠調(diào)節(jié)大??;
所述X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)下部安裝有Y軸限位塊(22),以限制Z軸固定板(5)的轉(zhuǎn)動角度范圍,同時使Z軸固定板(5)保持向上的姿態(tài);
所述豎直連接軸(6)固定在Z軸固定板(5)中部,用于安裝Z軸法蘭(7);豎直連接軸(6)能與Z軸固定板(5)同步繞X軸和Y軸轉(zhuǎn)動;豎直連接軸(6)中心軸線為Z軸,其上端通過軸承與Z軸法蘭(7)相連;飛行控制系統(tǒng)安裝平臺(8)安裝在Z軸法蘭(7)上,Z軸法蘭(7)和飛行控制系統(tǒng)安裝平臺(8)能共同繞豎直連接軸(6)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變結(jié)構(gòu)多旋翼無人機實驗平臺,其特征在于:所述豎直連接軸(6)上安裝有Z軸限位塊(23),Z軸限位塊(23)上的孔與Z軸法蘭(7)上的定位孔通過制動螺釘固定連接,該螺釘可調(diào)節(jié)松緊,以決定是否需要飛行控制系統(tǒng)安裝平臺(8)繞Z軸旋轉(zhuǎn);當其處于旋緊態(tài)時,飛行控制系統(tǒng)安裝平臺(8)不能繞Z軸旋轉(zhuǎn);
所述Z軸法蘭(7)圓心區(qū)域安裝有光電編碼器(3),光電編碼器(3)用于采集Z軸法蘭(7)與飛行控制系統(tǒng)安裝平臺(8)繞豎直連接軸(6)旋轉(zhuǎn)角速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可變結(jié)構(gòu)多旋翼無人機實驗平臺,其特征在于:所述飛行控制系統(tǒng)安裝平臺(8)周邊開設有八個對稱分布的機臂接頭安裝接口(9),每個都有一個120°旋轉(zhuǎn)槽(20),機臂接頭(11)通過機臂接頭安裝接口(9)與飛行控制系統(tǒng)安裝平臺(8)連接,并且機臂接頭(11)可以在120°的旋轉(zhuǎn)槽(20)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可變結(jié)構(gòu)多旋翼無人機實驗平臺,其特征在于:機臂(12)固定安裝在機臂接頭(11)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可變結(jié)構(gòu)多旋翼無人機實驗平臺,其特征在于:機臂(12)有粗細兩部分組成,其機臂總長能夠通過細部在較粗部分內(nèi)滑動來調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可變結(jié)構(gòu)多旋翼無人機實驗平臺,其特征在于:機臂(12)末端設有電機安裝座(13),用于固定安裝電機(14);電機安裝座(13)側(cè)面開設的安裝軸孔和機臂(12)外徑相同,使機臂(12)末端能插入電機安裝座;電機安裝座可繞機臂(12)的中心軸轉(zhuǎn)動,并能由安裝與電機安裝座(13)上的緊定螺釘鎖定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可變結(jié)構(gòu)多旋翼無人機實驗平臺,其特征在于:電機(14)固定安裝在電機安裝座(13)上,旋轉(zhuǎn)葉片(15)安裝在電機(14)轉(zhuǎn)動軸上。
8.一種可變結(jié)構(gòu)多旋翼無人機實驗平臺使用方法,其特征在于,包括如下子步驟:
A.準備步驟:根據(jù)欲模擬測試的多旋翼無人機的型式、布局和幾何尺寸,安裝電機臂(12)并調(diào)節(jié)電機臂(12)長度,調(diào)節(jié)電機(14)安裝角度,使其與欲模擬多旋翼無人機一致;將其飛行控制系統(tǒng)(10)固定在飛行控制系統(tǒng)安裝平面(8)上,與計算機相連;將各電機與電子調(diào)速器相連;電子調(diào)速器與飛行控制系統(tǒng)(10)連接,光電編碼器和電磁阻尼器與數(shù)據(jù)采集卡連接,數(shù)據(jù)采集卡輸出接計算機;
B.模擬實驗:向欲測試無人機的飛行控制系統(tǒng)(10)發(fā)送無線指令信號,飛行控制系統(tǒng)(10)輸出信號至電子調(diào)速器,電子調(diào)速器驅(qū)動各電機臂上電機(14)使其轉(zhuǎn)動,帶動飛行控制系統(tǒng)安裝平臺(8)以及連接在其上的機臂接頭(11)、機臂(12)等附屬部件組成的平面按期望的姿態(tài)動作,從而直觀地了解控制系統(tǒng)工作狀況是否正常;向電磁阻尼器(4)發(fā)送指令,產(chǎn)生不同大小的阻尼分別作用于底座(1)與X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)連接軸上以及X-Y旋轉(zhuǎn)框(2)與Z軸固定板(5)的連接軸上,以模擬多旋翼無人機不同飛行狀態(tài)中俯仰以及橫滾姿態(tài)的阻尼,驗證飛行控制系統(tǒng)在不同的狀態(tài)下對無人機的控制品質(zhì);
C.數(shù)據(jù)采集:安裝在X軸、Y軸和Z軸上的光電編碼器(3)測出飛行控制安裝平臺(8)平面分別繞X軸、Y軸、Z軸轉(zhuǎn)動的角速度,并通過飛行控制系統(tǒng)(10)數(shù)據(jù)采集卡(16)傳回計算機。