| 两自由度直升机概述 |
| 二自由度直升机作为一个特殊的原理样机，主要是控制直升机模型的俯仰角和偏转角。通过两个转轴互相垂直的电机驱动来实现 |
| 模型的俯仰和偏转运动。模型结构通过集电滑环固定于竖直的底座上。利用集电滑环，可以避免电信号导线缠绕、降低摩擦以及 |
| 实现任意角度范围内旋转。两个电机的共同作用组成了一个两输入两输出系统。本装置提供了一个经济的研究平台，方便直观， |
| 适用于研究具有如直升机、航天器和水下运输工具等典型动态特性能系统的闭环控制。 |
| |
| 本系统面向研究的实验包括 |
| ● 耦合系统 |
● 观测器的综合与实现 |
● 轨迹设计 |
| ● 抗扰性分析 |
● 系统建模与仿真 |
● 非线性摩擦系统 |
| ● 跟踪控制和调节控制 |
● 频域分析 |
● 硬件在回路 |
| ● 离散时间采样系统 |
● 系统辨识 |
● 多变量系统控制 |
| ● 全状态反馈 |
● 极点配置方法 |
● 实时控制 |
|
 |
| ***直升机闭环控制系统中俯仰角的响应曲线*** |
| 以上响应曲线看出：俯仰角控制器对于偏转角控制环带来的扰动能做出迅速反应 |
| |
| 系统主要特点 |
| ● 完全与MATLAB/Simulink兼容 |
● 开放式结构设计 |
| ● 高质量的集电滑环允许模型无限角度旋转 |
● 高精度光电编码器测量俯仰角和偏转角 |
| ● 高质量的铝制底座及精密加工制作的零部件 |
● 两个螺旋桨叶片都有安全保护罩，防止叶片损坏及人员伤亡 |
| ● 详尽的系统物理参数及用Maple语言建立得系统数学模型 |
|
|
 |
| 两自由度飞轮（2DOF Hover） |
| |
| 两自由度、三自由度直升机仿真控制系统配置要求 |
| 两自由度直升飞机仿真系统装置都可以使用Quanser公司的UPM系列电源/功率放大模块、数据采集卡以及控制软件，但由于设备 |
| 的开放性结构设计，用户可以方便地用其它公司产品来代替Quanser公司的产品进行实验。 |
| >组件 |
>Quanser标准配置 |
>替换选择 |
| >电源/功放 |
>2个Quanser UPM-2405 |
>至少为＋/-24V，5A的电源/功率放大模块 |
| >HIL控制卡 |
>Quanser Q8系列 |
|
| >控制软件 |
>Quanser WinCon |
|
|
| |
 |
| |
| 系统详细规格参数 |
| >参数名称 |
>参数值 |
>单位 |
| >机体高度 |
>45 |
>cm |
| >机体质量 |
>3.5 |
>kg |
| >底座尺寸 |
>17.5×17.5 |
>cm |
| >机体转动惯量 |
>0.307 |
>kg/M2 |
| >总长度 |
>40.6 |
>cm |
| >支点到仰俯电机距离 |
>20.3 |
>cm |
| >支点到偏转电机距离 |
>20.3 |
>cm |
| >俯仰螺旋桨直径 |
>280 |
>mm |
| >俯仰角范围 |
>90（±45） |
>deg |
| >偏转螺旋桨直径 |
>203 |
>mm |
| >偏转角范围 |
>360 |
>deg |
| >俯仰角编码器精度 |
>4096 |
>Counts/Rev. |
| >偏转角编码器精度 |
>8192 |
>Counts/Rev. |
| >俯仰电机力常数 |
>0.8722 |
>N/V |
| >偏转电机力常数 |
>0.42 |
>N/V |
|
| |
| 三自由度直升机（DOF Helicopter）概述 |
| 三自由度直升机的长臂的一端是一个矩形框架，其两端安装有2个直流电机，用来驱动2个螺旋推进器。2个电机轴并行，推力向 |
| 量垂直于框架。直升飞机的框架以关节为支点悬浮，并可自由以框架中心俯仰。长臂在2自由度的关节处装有万向接头，并可自 |
| 由地俯仰和偏转。长臂的另一端装有平衡块，其有效质量应该足够轻，以便电机产生的推力可以把它举起。对前面的电机施加正 |
| 电压会产生正向的俯仰，而对后面的电机施加正电压会产生负向的俯仰。对任何一个电机施加正电压也会造成直升机机体的上升, |
| 机体上升推力矢量会使机体产生偏转。垂直机座装有8接触点的滑环，以导入和导出直升机需要的电信号，这消除了电线的缠绕, |
| 减小了摩擦，可以进行无阻碍的飞行。 |
 |
| 三自由度直升机（DOF Helicopter） |
 |
| 三自由度直升机（DOF Helicopter）控制原理 |
 |
| 三自由度直升机（DOF Helicopter）闭环数学理论仿真控制 |
 |
| 三自由度直升机（DOF Helicopter）实时闭环仿真控制 |
 |
| 三自由度直升机（DOF Helicopter）闭环仿真控制典型响应曲线 |
 |
| 三自由度直升机闭环仿真控制中导入主动干扰控制ADS（Active Disturbance System） |
 |
| 三自由度直升机闭环仿真控制中导入主动干扰控制ADS的响应曲线 |
| |
| （THE END） |
