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专利名称：一种直升机非接触式操纵量标定方法
技术领域：
本发明涉及一种直升机非接触式操纵量标定方法，它用于将激光线位移传感器LS测得的操纵系统输入与桨叶变距角e的关系进行标定。此方法能够准确、可靠地得到直升机横纵向、航向和总距通道的标定结果曲线。主要应用在航空航天、直升机和无人机等技术领域。
背景技术：
辨识试验中有人机操纵系统输入量采用驾驶杆的偏移量，由此可以得到确定的辨识模型，然而实际做无人机控制时操纵系统的输入量采用的则是舵机的操纵量。输入量的不同导致辨识试验得到的模型不能直接用于另ー架经过改装的无人直升机的控制。因此，需要寻求ー个共同的标准来进行不同输入量间的转化，本方法中将其确定为桨叶变距角。本发明方法用来实现操纵系统的输入与桨叶变距角之间关系的标定。

发明内容
I.目的本发明的目的在于提供一种直升机非接触式操纵量标定方法。利用激光线位移传感器LS测得操纵系统的输入，同时利用此发明中提出的方法计算出相应的桨叶变距角，从而完成_■者关系的标定。2.技术方案本发明ー种直升机非接触式操纵量标定方法的特征在于操纵系统输入量由驾驶杆、总距杆和脚蹬确定，此发明中的方法将直接測量操纵系统的偏移量改为用激光线位移传感器LS測量其安装位置到操纵线系中摇臂的直线距离L，是ー种非接触式的操纵量測定方法。再通过倾角传感器测得某片主桨叶在0° /90° /180° /270°四个方位角时的倾斜角度并利用公式算得主桨总距角、横纵向周期变距角和尾桨总距角，从而实现非接触式操纵量L与变距角的标定关系，原理示意图见附图I :图中激光位移传感器LS直接測量其安装位置到操纵线系中摇臂的直线距离L，采用倾角传感器测量并换算可间接测得主桨总距角、纵横向周期变距角。換算方法如下根据主旋翼系统的操纵机构特点可知，某片主桨叶在0° /90° /180° /270°四个方位角时的倾斜角度分别为0 0= 6 col+ 6 lat0 90= 6 col- 6 lon9 180- 5 col_ 8 lat9 270- 5 col+ 5 lon由此可知，总距角、纵向周期变距角、横向周期变距角分别为 5 col- ( 9 Q+ 9 go+ 9 iso-1- 9 27(i) /4Slon= (B 270-B90)/2Slat= (B0-B180)/2测量过程还需结合机载计算机、地面站、全站仪、配套支架、交联线缆等其它常用工具。综上所述，本发明ー种直升机非接触式操纵量标定方法，根据标定量的不同，该方法具体步骤如下一 .总距、横纵向激光线位移传感器LS标定步骤步骤ー安装激光线位移传感器LS，使被测目标(摇臂或连杆)运动全行程均在激光线位移传感器LS的量程范围内，注意目标物上需贴白色胶带，增强反射效果；步骤ニ调平直升机，总距杆收至最低位置，操纵杆置于左前极限位置，脚蹬置于中位锁死，完成标定准备；步骤三给总距、横向、纵向激光线位移传感器LS上电，读取并记录激光线位移传 感器LS读数；步骤四将总距杆提至最高位置，操纵杆置于右后极限位置，读取并记录激光线位移传感器LS读数；步骤五将倾角传感器通过特制的夹具安装与桨箍上表面，其ー轴平行于桨叶展向；步骤六总距杆收至最低位置，操纵杆置于左前极限位置；步骤七读取并记录激光线位移传感器LS读数；步骤八安装倾角传感器的桨叶分别置于机头正前方(0° )、正右方(90° )、正后方180° )、正左方(270° )，每次均记录倾角传感器读数；步骤九总距杆由低至高、操纵杆由左至右由前至后，分别以步骤三、四中记录下的总距激光线位移传感器LS上下量程、纵向激光线位移传感器LS前后量程、横向激光线位移传感器LS左右量程的1/8左右为步进量，逐次同时调节总距杆和操纵杆；步骤十步骤九中每调节一次即重复执行步骤七、八ー轮；步骤^^一 各激光线位移传感器LS断电，最后可得到9组包含总矩、纵向、横向标定信息的数据，每组数据包含3个激光线位移传感器LS读数各ー个，0°、90° >180°、270°处倾角传感器读数各ー个；步骤十二 将所得数据以激光线位移传感器LS读数作为自变量，以相应变距角作为应变量，拟合函数，该函数即为总距、横向、纵向激光线位移传感器LS測量模型。ニ .航向激光线位移传感器LS标定步骤步骤一总距杆收至最低位置锁死，松开尾桨操纵脚蹬，其它操纵杆置中位锁死，航向激光线位移传感器LS上电；步骤ニ 尾桨操纵脚蹬分别蹬至最左、最右位置，读取并记录激光线位移传感器LS读数，再用全站仪读取并记录尾桨2个变距拉杆接头处坐标；步骤三以步骤ニ中所记录的激光线位移传感器LS左右极限读数差的1/10为步进量，以左极限时激光线位移传感器LS读数为起点，逐步调节尾桨脚蹬，毎次均读取并记录激光线位移传感器LS读数，再用全站仪读取倾斜盘上2个变距拉杆接头处坐标并记录；步骤四尾桨激光线位移传感器LS断电；步骤五用每次读得的2个变距拉杆接头处坐标求出尾桨变距操纵盘所在直线，并进ー步可求出该直线的每步移动量；
步骤六以激光线位移传感器LS读数作为自变量，以前述移动量作为应变量，拟合函数，该函数即为尾桨距激光线位移传感器LS測量模型。3.优点及功效本发明的优点在于測量方法简单可行，而且从实际的标定结果来看能准确、可靠的得到直升机横纵向、航向和总距通道的标定结果曲线。


图I是激光传感器LS非接触式采集操纵量的原理示意图。图中[I]是激光线位移传感器，[2]是机载数据采集分析计算机，[3]是供电设备。0是桨叶变距角，L是激光线位移传感器测得的距离。图2是本发明流程框图，分别包括总距、横纵向激光线位移传感器LS測量量标定流程和航向激光线位移传感器LS測量量标定流程。
具体实施例方式见图1，图2，本发明ー种直升机非接触式操纵量标定方法，根据标定量的不同，该方法具体步骤如下一 .总距、横纵向LS标定步骤步骤一安装激光线位移传感器LS1，使被测目标(摇臂或连杆)运动全行程均在激光线位移传感器I的量程范围内，注意目标物上需贴白色胶带，增强反射效果；步骤ニ 调平直升机，总距杆收至最低位置，操纵杆置于左前极限位置，脚蹬置于中位锁死，完成标定准备；步骤三给总距、横向、纵向激光线位移传感器LSl上电，读取并记录激光线位移传感器LSl读数；步骤四将总距杆提至最高位置，操纵杆置于右后极限位置，读取并记录激光线位移传感器LSl读数；步骤五将倾角传感器通过特制的夹具安装与桨箍上表面，其ー轴平行于桨叶展向；步骤六总距杆收至最低位置，操纵杆置于左前极限位置；步骤七读取并记录激光线位移传感器LSl读数；步骤八安装倾角传感器的桨叶分别置于机头正前方(0° )、正右方(90° )、正后方(180° )、正左方(270° )，每次均记录倾角传感器读数；步骤九总距杆由低至高、操纵杆由左至右由前至后，分别以步骤三、四中记录下的总距激光线位移传感器LSl上下量程、纵向激光线位移传感器LSl前后量程、横向激光线位移传感器LSl左右量程的1/8左右为步进量，逐次同时调节总距杆和操纵杆；步骤十步骤九中每调节一次即重复执行步骤七、八ー轮；步骤^^一 各激光线位移传感器LSl断电，最后可得到9组包含总矩、纵向、横向标定信息的数据，每组数据包含3个激光线位移传感器LSl读数各ー个，0°、90° >180°、270°处倾角传感器读数各ー个；步骤十二 将所得数据以激光线位移传感器LSl读数作为自变量，以相应变距角作为应变量，拟合函数，该函数即为总距、横向、纵向激光线位移传感器LSl測量模型。
ニ .航向激光线位移传感器LSl标定步骤步骤ー总距杆收至最低位置锁死，松开尾桨操纵脚蹬，其它操纵杆置中位锁死，航向激光线位移传感器LSl上电；步骤ニ 尾桨操纵脚蹬分别蹬至最左、最右位置，读取并记录激光线位移传感器LSl读数，再用全站仪读取并记录尾桨2个变距拉杆接头处坐标；步骤三以步骤ニ中所记录的激光线位移传感器LSl左右极限读数差的1/10为步进量，以左极限时激光线位移传感器LSl读数为起点，逐步调节尾桨脚蹬，毎次均读取并记录激光线位移传感器LSl读数，再用全站仪读取倾斜盘上2个变距拉杆接头处坐标并记
求;步骤四尾桨激光线位移传感器LSl断电； 步骤五用每次读得的2个变距拉杆接头处坐标求出尾桨变距操纵盘所在直线，并进ー步可求出该直线的每步移动量；步骤六以激光线位移传感器LSl读数作为自变量，以前述移动量作为应变量，拟合函数，该函数即为尾桨距激光线位移传感器LSl測量模型。
权利要求
1.一种直升机非接触式操纵量标定方法，其特征在于该方法具体步骤如下 一.总距、横纵向激光线位移传感器LS标定步骤 步骤一安装激光线位移传感器LS，使被测目标摇臂或连杆运动全行程均在激光线位移传感器LS的量程范围内，注意目标物上需贴白色胶带，增强反射效果； 步骤二 调平直升机，总距杆收至最低位置，操纵杆置于左前极限位置，脚蹬置于中位锁死，完成标定准备； 步骤三给总距、横向、纵向激光线位移传感器LS上电，读取并记录激光线位移传感器LS读数； 步骤四将总距杆提至最高位置，操纵杆置于右后极限位置，读取并记录激光线位移传感器LS读数； 步骤五将倾角传感器通过特制的夹具安装与桨箍上表面，其一轴平行于桨叶展向； 步骤六总距杆收至最低位置，操纵杆置于左前极限位置； 步骤七读取并记录激光线位移传感器LS读数； 步骤八安装倾角传感器的桨叶分别置于机头正前方0°、正右方90°、正后方 180°、正左方270°，每次均记录倾角传感器读数； 步骤九总距杆由低至高、操纵杆由左至右由前至后，分别以步骤三、四中记录下的总距激光线位移传感器LS上下量程、纵向激光线位移传感器LS前后量程、横向激光线位移传感器LS左右量程的1/8左右为步进量，逐次同时调节总距杆和操纵杆； 步骤十步骤九中每调节一次即重复执行步骤七、八一轮； 步骤十一各激光线位移传感器LS断电，最后可得到9组包含总矩、纵向、横向标定信息的数据，每组数据包含3个激光线位移传感器LS读数各一个，0°、90° ,180° ,270°处倾角传感器读数各一个； 步骤十二 将所得数据以激光线位移传感器LS读数作为自变量，以相应变距角作为应变量，拟合函数，该函数即为总距、横向、纵向激光线位移传感器LS测量模型； 二 .航向激光线位移传感器LS标定步骤 步骤一总距杆收至最低位置锁死，松开尾桨操纵脚蹬，其它操纵杆置中位锁死，航向激光线位移传感器LS上电； 步骤二 尾桨操纵脚蹬分别蹬至最左、最右位置，读取并记录激光线位移传感器LS读数，再用全站仪读取并记录尾桨2个变距拉杆接头处坐标； 步骤三以步骤二中所记录的激光线位移传感器LS左右极限读数差的1/10为步进量，以左极限时激光线位移传感器LS读数为起点，逐步调节尾桨脚蹬，每次均读取并记录激光线位移传感器LS读数，再用全站仪读取倾斜盘上2个变距拉杆接头处坐标并记录； 步骤四尾桨激光线位移传感器LS断电； 步骤五用每次读得的2个变距拉杆接头处坐标求出尾桨变距操纵盘所在直线，并进一步可求出该直线的每步移动量； 步骤六以激光线位移传感器LS读数作为自变量，以前述移动量作为应变量，拟合函数，该函数即为尾桨距激光线位移传感器LS测量模型。
全文摘要
本发明一种直升机非接触式操纵量标定方法，其特征在于操纵系统输入量由驾驶杆、总距杆和脚蹬确定，此标定方法将直接测量操纵系统的偏移量改为用激光线位移传感器LS测量其安装位置到操纵线系中摇臂的直线距离L，是一种非接触式的操纵量测定方法。再通过倾角传感器测得某片主桨叶在0°/90°/180°/270°四个方位角时的倾斜角度并利用公式算得主桨总距角、横纵向周期变距角和尾桨总距角，从而实现非接触式操纵量L与变距角的标定关系。该标定方法包括总距、横纵向激光线位移传感器LS的标定和航向激光线位移传感器LS标定。它在在航空航天、直升机和无人机等技术领域里具有较好的应用前景。
文档编号G01B11/02GK102853773SQ20121037620
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者蒙志君, 陈旭智, 许伟, 王凯鹏 申请人:北京航空航天大学