无人机飞行控制仿真系统的制作方法

本实用新型涉及无人机飞行控制仿真技术领域，特别涉及无人机飞行控制仿真系统。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。可反复使用多次。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。

“无人机飞行控制”课程是无人机应用技术专业的一门重要课程，主要学习各种无人机的飞行控制原理,包括飞行器稳定控制和导航控制，需要合适的教学仪器来展示无人机的飞行控制技术,但是该课程主要在室内教学，无法用真实飞行器动态展示多旋翼和固定翼无人机的控制原理，所以需要一种能够在室内展示的无人机飞行控制仿真系统。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了无人机飞行控制仿真系统，用以解决现有技术中存在的问题。

无人机飞行控制仿真系统，多旋翼无人机的飞行控制仿真系统：包括机身板和底座，所述机身板底部中心位置设置凹槽，所述机身板为方形板且四个直角位置沿对角线向外设置了四个分支，所述分支上分别安装导轨-滑块-舵机分系统，所述导轨-滑块-舵机分系统包括舵机、舵盘、牵引杆、滑块、导轨、连接轴一和连接轴二，所述舵机安装在所述分支上表面，所述导轨固定在所述分支末端，所述导轨上套接所述滑块，所述舵机上的舵轴固定连接所述舵盘的一端，所述舵盘的另一端通过所述连接轴一转动连接所述牵引杆的一端，所述牵引杆的另一端通过所述连接轴二转动连接所述滑块，所述机身板中心安装飞控板和惯性传感器，所述无线通信模块和所述电源模块对称安装在所述机身板的两侧，所述飞控板与所述舵机、所述惯性传感器、所述无线通信模块和所述电源模块均为电连接，所述电源模块与所述所述飞控板、所述舵机、所述惯性传感器和所述无线通信模块均为电连接，所述底座上方固定顶杆，所述顶杆的顶端尖锥支撑所述机身板的底部凹槽，所述顶杆的顶端锥尖与所述机身板的底部凹槽为点连接；

固定翼无人机的飞行控制仿真系统：包括支撑底座，所述支撑底座上方设置机身，所述机身包括机头和机尾，所述机身上设置与所述机身相互垂直的主翼，所述主翼包括左翼和右翼，所述左翼和所述右翼上方分别安装一套导轨- 滑块-舵机分系统，所述机尾上方安装一套导轨-滑块-舵机分系统，所述机头上增加适量配重，所述机身的中心位置安装在所述支撑底座上。

较佳地，所述机身板为方形板四条边长的中间部位垂直向外设计了四个分支。

较佳地，所述机身板为方形板四个直角位置沿边长向外设计了四个分支。

较佳地，所述机身板为圆形板设计了四个分支。

较佳地，所述飞控板内设置微电脑。

较佳地，所述无线通信模块内设置无线接收器和无线发射器，与实验电脑无线连接。

较佳地，所述电源模块内部由锂电池和电压变换模块组成。

较佳地，所述底座为圆形或方形平板。

本实用新型有益效果：本实用新型中的系统中没有高速旋转的机翼，在室内进行动态演示时不会对人员和飞行器带来危险，同时能够很好地展示无人机飞行器的飞行控制技术，非常适合在室内教学各种无人机的飞行控制原理。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的无人机飞行控制仿真系统的俯视结构示意图；

图2为安装支撑底座的四旋翼无人机飞行控制仿真系统侧视图；

图3为四旋翼无人机仿真系统机身板形状。

附图标记说明：

1-舵机，2-舵盘，3-牵引杆，4-滑块，5-导轨，6-机身板，7-飞控板，8- 惯性传感器，9-连接轴一，10-连接轴二，11-无线通信模块，12-电源模块，13- 底座，14-顶杆。

具体实施方式

下面结合实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参照图1-3，本实用新型提供了无人机飞行控制仿真系统，多旋翼无人机的飞行控制仿真系统：包括机身板6和底座13，所述机身板6底部中心位置设置凹槽，所述机身板6为方形板且四个直角位置沿对角线向外设置了四个分支，所述分支上分别安装导轨-滑块-舵机分系统，所述导轨-滑块-舵机分系统包括舵机1、舵盘2、牵引杆3、滑块4、导轨5、连接轴一9和连接轴二10，所述舵机1安装在所述分支上表面，所述导轨5固定在所述分支末端，所述导轨5 上套接所述滑块4，所述舵机1上的舵轴固定连接所述舵盘2的一端，所述舵盘2的另一端通过所述连接轴一9转动连接所述牵引杆3的一端，所述牵引杆 3的另一端通过所述连接轴二10转动连接所述滑块4，所述机身板6中心安装飞控板7和惯性传感器8，所述无线通信模块11和所述电源模块12对称安装在所述机身板6的两侧，所述飞控板7与所述舵机1、所述惯性传感器8、所述无线通信模块11和所述电源模块12均为电连接，所述电源模块12与所述所述飞控板7、所述舵机1、所述惯性传感器8和所述无线通信模块11均为电连接，所述底座13上方固定顶杆14，所述顶杆14的顶端尖锥支撑所述机身板6的底部凹槽，所述顶杆14的顶端锥尖与所述机身板6的底部凹槽为点连接；

固定翼无人机的飞行控制仿真系统：对固定翼无人机，实现飞行控制仿真系统时，不需要去除原有的部件，只需要加装三套导轨-滑块-舵机分系统，并安装支撑底座即可。具体做法如下：包括支撑底座，所述支撑底座上方设置机身，所述机身包括机头和机尾，所述机身上设置与所述机身相互垂直的主翼，所述主翼包括左翼和右翼，所述左翼和所述右翼上方分别安装一套导轨-滑块- 舵机分系统，所述机尾上方安装一套导轨-滑块-舵机分系统，所述机头上增加适量配重，所述机身的中心位置安装在所述支撑底座上。

其中图3(a)所述机身板6为方形板四条边长的中间部位垂直向外设计了四个分支。

其中图3(b)所述机身板6为方形板四个直角位置沿对角线向外设置了四个分支，

其中图3(c)所述机身板6为方形板四个直角位置沿边长向外设计了四个分支。

其中图3(d)所述机身板6为圆形板设计了四个分支。

所述飞控板7内设置微电脑。

所述无线通信模块11内设置无线接收器和无线发射器，与实验电脑无线连接。

所述电源模块12内部由锂电池和电压变换模块组成。

所述底座13为圆形或方形平板。

工作原理：本实用新型提供的无人机飞行控制仿真系统，对无人机进行飞行控制包括稳定控制和导航控制两个方面，其中导航控制主要控制飞行器的飞行轨迹，从而完成所计划的飞行任务；稳定控制主要控制飞行器的平衡，在受到外部作用失去平衡时能够自行恢复平衡或建立新的平衡点。本实用新型主要用于展示飞行器的稳定控制技术，适用于多旋翼飞行器和固定翼飞行器。

以四旋翼无人机为例进行说明，更多旋翼的无人机仅仅是旋翼数量上的区别，原理是一样的。四旋翼无人机有四个直流电机，两个电机安装了正桨，两个电机安装了反桨，通过精确控制每个电机的转速来控制每个旋翼的升力和扭力，从而控制四旋翼无人机自身的姿态和在飞行空间中的位置。本实用新型是一个四旋翼无人机仿真系统，该系统去除了所有直流电机和桨叶，取而代之的是四套导轨-滑块-舵机分系统，该系统中滑块向下的重力相当于桨叶向上的升力，滑块在导轨上不同位置所产生的力矩变化相当于桨叶在固定位置不同转速下的升力力矩变化，因此两者在稳定控制方面具有很好的相似性，滑块在导轨上的位置由舵机来控制，舵机通过舵盘一、舵盘二和牵引杆驱动滑块在导轨上作直线运动，舵机的旋转运动转化为滑块的往复运动。

惯性传感器8需要安装在整个系统的中央位置，其它部件的安装位置可以调整，使得整个系统关于支撑点能基本保持平衡，飞控板7上的微电脑对整个仿真系统进行管理，惯性传感器8的作用是测量仿真系统的姿态，即倾斜角；无线通信模块11实现与上位机的通信功能，在上位机上进行控制参数调整，在仿真系统上可以看到不同参数对控制效果的影响，电源模块12为整个仿真系统提供必要的工作用电。

在加电后，在飞控板7内微电脑的控制下，系统处于平衡状态，当有扰动如用手指轻轻触碰一下系统使系统倾斜时，系统会通过惯性传感器8测量出倾斜角度，并控制滑块运动以减小倾斜角度，直到重新达到平衡；无人机飞行仿真系统通过无线电路与实验电脑(如台式电脑或笔记本电脑)通信，实现PID 参数动态修改功能。

综上所述，本实用新型中的系统中没有高速旋转的机翼，在室内进行动态演示时不会对人员和飞行器带来危险，同时能够很好地展示无人机飞行器的飞行控制技术，非常适合在室内教学各种无人机的飞行控制原理。

以上公开的仅为本实用新型的一个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。