文档介绍：—兵工自动化
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小型无人机三轴飞行仿真转台设计
张振,都基焱, 叶纯
.解放军陆军军官学院无人机系,合肥;.中国人民解放军部队,福建南安
摘要:针对直接在无人机上验证飞行控制系统成本较高,危险性较大,且受场地限制的问题,设计了一种针对
小型无人机的三轴飞行仿真转台。介绍三轴转台主要性能指标和转台结构,对伺服控制系统和伺服软件系统个方
面进行分析,编写了设计程序。分析结果表明:该转台具有体积小、成本低、精度高、使用方便等特点,为小型无
人机控制系统的研究提供了一个地面半仿真实验的平台。
关键词:三轴转台;结构设计;步进电机;控制系统
中图分类号: 文献标志码:
一
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引言性能指标
小型无人机具有噪音低、目标小、效费比高、小型无人机对三轴转台主要性能指标的设计要
雷达信号弱、机动性强等特点,对起降条件限制小, 求包括:
特别适合在特殊环境下使用。对于小型无人机而言, 最大承载能力:;
良好的飞行控制系统至关重要。小型无人机的机动转角范围: 三轴均连续无限;
性和执行任务的能力很大程度上取决于其飞行控制转台尺寸:;
系统的设计水平。角位置测量分辨率:.”角位置测量系统显
由于直接在无人机上验证飞行控制系统成本较示的最小增量;
高,危险性较大,且受场地的限制, 使得飞行控制角位置控制精度:士”;
系统的半实物仿真得到了广泛应用。通过半实物仿角速率范围; 内环.~ /, 中环
真实验可以模拟无人机飞行过程中的各种参数,验.~ /,外环.~/:
角速度精度及平稳度:×平均,
证飞行控制系统的设计是否合理,发现飞行控制系
统的设计缺陷,并作出必要的调整。三轴飞行仿真平均,×平均;
最大角加速度:内环。/,中环。/,
转台是无人机飞行控制系统进行地面半实物仿真实
外环/;
验中的一个重要设备, 其框架作六自由度运动,用
控制系统带宽: 内环, 中环,外
来模拟飞机在空中的飞行姿态。
环。
一般的仿真转台尺寸大,系统复杂, 生产成本
较高。基于小型无人机对控制系统的要求, 笔者设结构设计
计了一种适合小型无人机半实物仿真系统的三轴飞转台结构主要包括机械台体、驱动电机和连接
行仿真转台。电缆等¨,图为笔者设计的三轴仿真转台实物图。
收稿日期:;修回日期: —
基金项目: 国家自然基金项目
作者简介: 张振一, 男, 安徽人,硕士在读, 从事中远程情报侦察研究。
第期张振等: 小型无人机三轴飞行仿真转台设计··
表电机型号
伺服控制系统节。电流闭环可等效为一个惯性环节,将电机等效
为一个积分环节,故速度环的控制对象可认为是一
转台的技术指标对控制系统的要求越来越高,
个惯性环节和一个积分环节的串联, 按工程设计方
最重要的性能指标可以用“高频响、超低速、宽调
法将速度环校正成典型型系统。经试验调试和经
速、高精度”来概括。为了达到这些技术指标,转
验计算,最终确定传递函数为
台采用三环位置随动系统,即电流环、速度环和位
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