光伏四旋翼飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏四旋翼飛行器，屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，世界主要國家在發(fā)展長航時無人機(jī)的同時，也在著力發(fā)展小型和微型無人機(jī)，不斷研制無人機(jī)小型化，甚至微型化的技術(shù)。世界各國對微小型無人機(jī)的需求日益提高，并力求使其在作戰(zhàn)中發(fā)揮更大的作用。隨著嵌入式處理器、微傳感器技術(shù)、控制理論的發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在軍事武器、民用產(chǎn)品等各方面的廣泛應(yīng)用，世界各國都開始競相開發(fā)研制遙控式、半自主式或自主式的單兵可攜帶的微小型無人機(jī)，并逐步個人。微型無人機(jī)可以完成超低空偵察、干擾、監(jiān)視等各種復(fù)雜的任務(wù)。載有全天候圖像傳感器的微小型無人機(jī)可以近距離對目標(biāo)實(shí)施偵察監(jiān)視。但是無人機(jī)機(jī)動性相對較弱，不能完成機(jī)動性需求較高的任務(wù)，而且成本較高，操作性復(fù)雜。
[0003]為克服無人機(jī)的缺點(diǎn)，多個公司或者集團(tuán)研發(fā)了光伏四旋翼飛行器。圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供四軸旋翼飛行器控制原理示意圖。如圖1所示，當(dāng)四個旋翼以一定速度等速旋轉(zhuǎn)時，該飛行器的合扭轉(zhuǎn)力矩為零，可垂直起飛，加速的話即可上升，減速的話即可下降，維持速度的話可在一定高度懸停。當(dāng)旋翼B和D等加速而旋翼A和C速度不變時，旋翼B和D對機(jī)體的扭轉(zhuǎn)力矩增大，該飛行器的合扭轉(zhuǎn)力矩不為零，該飛行器繞機(jī)體中心做逆時針方向旋轉(zhuǎn)；而當(dāng)旋翼A和C等加速而旋翼B和D的速度不變時，由于合扭轉(zhuǎn)力矩不為零，該飛行器繞機(jī)體中心做順時針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋翼A加速、旋翼C減速，旋翼A增加的速度和旋翼C減少的速度相同，而旋翼B和D的速度不變時，飛行器向右平飛；反之，當(dāng)旋翼A減速而旋翼C加速時，而旋翼B和D的速度不變時，飛行器向左平飛；當(dāng)旋翼B加速、旋翼D減速，增加的速度和減少的速度相同且旋翼A和C的速度不變時，飛行器向下平飛；反之，當(dāng)旋翼B減速而旋翼D加速時，飛行器向上平飛。因此該飛行器可通過調(diào)整不同旋翼的速度，即可靈活地實(shí)現(xiàn)垂直起降、旋停、平飛和原地旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動。但是傳統(tǒng)的光伏四旋翼飛行器，能源部分通常采用鋰聚合物電池，鋰聚合物電池主要優(yōu)點(diǎn)有:價格低廉；采購渠道豐富；可重復(fù)工作；在所有電力能源中其單位密度比最高。但隨著傳感器技術(shù)的提高，光伏四旋翼飛行器應(yīng)用也隨之廣泛，已經(jīng)逐漸滲透到了各個領(lǐng)域，鋰聚合物電池已經(jīng)不能滿足光伏四旋翼飛行器更廣闊的應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種光伏四旋翼飛行器，其能借助太陽能延長續(xù)航時間。
[0005]為實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種光伏四旋翼飛行器，其包括動力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中，能源系統(tǒng)為動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供能源，動力系統(tǒng)驅(qū)動飛行器進(jìn)行飛行，動力系統(tǒng)包括四個旋翼和分別驅(qū)動四個旋翼旋轉(zhuǎn)的四個電機(jī)，能源系統(tǒng)包括:太陽能電源、充電器和充電電池，充電器利用太陽能電源給充電電池充電。
[0006]優(yōu)選地，所述太陽能電源包括:多個電并聯(lián)響應(yīng)性太陽能子電源。
[0007]優(yōu)選地，每個太陽能子電源包括一串電串聯(lián)響應(yīng)性的太陽能孫電源、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和第一控制器，其中，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器將一串電串聯(lián)響應(yīng)性的太陽能孫電源輸出第一直流電壓轉(zhuǎn)換為第二直流電壓，第一控制器根據(jù)第一直流電壓控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)。
[0008]優(yōu)選地，第一控制器為第一比較器。
[0009]優(yōu)選地，每個太陽能子電源還包括第一電壓傳感器，其用于采樣第地直流電壓，第一比較器根據(jù)第一電壓傳感器所采樣的電壓控制控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)。
[0010]優(yōu)選地，一串電串聯(lián)響應(yīng)性的太陽能孫電源包括至少一個光伏電池單元、第二第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和第二控制器，其中，第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器將光伏電池輸出的第三直流電壓轉(zhuǎn)換為第四直流電壓，第二控制器根據(jù)第三直流電壓控制第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)。
[0011]優(yōu)選地，第二控制器為第二比較器。
[0012]優(yōu)選地，每個太陽能孫電源還包括第二電壓傳感器，其用于采樣光伏電池的輸出電壓，第二比較器根據(jù)第二電壓傳感器所采樣的電壓控制控制第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作狀
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[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的光伏四旋翼飛行器，其能借助太陽能延長續(xù)航時間。
【附圖說明】
[0014]圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的光伏四旋翼飛行器的示意圖；
圖2是本發(fā)明提供的光伏四旋翼飛行器的控制器的示意圖；
圖3是本發(fā)明提供的光伏四旋翼飛行器的太陽能電源的電路圖；
圖4是本發(fā)明提供的光伏四旋翼飛行器的太陽能子電源的電路圖；
圖5是本發(fā)明提供的光伏四旋翼飛行器的太陽能孫電源的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0016]圖2是本發(fā)明提供的光伏四旋翼飛行器的控制器的示意。如圖2所示，光伏四旋翼飛行器包括動力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中，所述能源系統(tǒng)為動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)提供能源，動力系統(tǒng)驅(qū)動飛行器進(jìn)行飛行，動力系統(tǒng)包括四個旋翼和分別驅(qū)動四個旋翼旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)89、第二電機(jī)90、第三電機(jī)91和第四電機(jī)92，控制系統(tǒng)包括控制器(MCU)、通信子系統(tǒng)、第一電機(jī)驅(qū)動電路、第二電機(jī)驅(qū)動電路、第三電機(jī)驅(qū)動電路和第四電機(jī)驅(qū)動電路，其中，通信子系統(tǒng)包括通信模塊和收發(fā)天線，通信模塊通過天線接收地面的指令，也用于將控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)制到射頻上并通過天線發(fā)送到地面。
[0017]第一電機(jī)驅(qū)動電路包括第一光電隔離器PEl和第一電機(jī)驅(qū)動器85，控制器MCU經(jīng)第一光電隔離器PEl連接于第一電機(jī)驅(qū)動器85的信號輸入端；第一電機(jī)驅(qū)動器包括第一數(shù)字信號處理器、第一電流傳感器和第一轉(zhuǎn)速傳感器，其中，第一轉(zhuǎn)速傳感器用于探測第一電機(jī)89的實(shí)際轉(zhuǎn)速；第一電流傳感器用于探測驅(qū)動電機(jī)89的電流值；第一數(shù)字信號處理器根據(jù)電流傳感器所探測的電流值、第一電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和MCU提供指令計算出驅(qū)動第一電機(jī)的電流值進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)速。
[0018]第二電機(jī)驅(qū)動電路包括第二光電隔離器PE2和第二電機(jī)驅(qū)動器86，控制器MCU經(jīng)第二光電隔離器連接于第二電機(jī)驅(qū)動器86的信號輸入端。第二電機(jī)驅(qū)動器包括第二數(shù)字信號處理器、第二電流傳感器和第二轉(zhuǎn)速傳感器，其中，第二轉(zhuǎn)速傳感器用于探測第二電機(jī)90的實(shí)際轉(zhuǎn)速；第二電流傳感器用于探測驅(qū)動電機(jī)90的電流值；第二數(shù)字信號處理器根據(jù)電流傳感器所探測的電流值、第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和MCU提供的指令計算出驅(qū)動第二電機(jī)的電流值進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)速
第三電機(jī)驅(qū)動電路包括第三光電隔離器PE3和第三電機(jī)驅(qū)動器87，控制器MCU經(jīng)第二光電隔離器連接于第二電機(jī)驅(qū)動器87的信號輸入端。第三電機(jī)驅(qū)動器87包括第三數(shù)字信號處理器、第三電流傳感器和第三轉(zhuǎn)速傳感器，其中，第三轉(zhuǎn)速傳感器用于探測第三電機(jī)91的實(shí)際轉(zhuǎn)速；第三電流傳感器用于探測第三電機(jī)91的電流值；第四數(shù)字信號處理器根據(jù)電流傳感器所探測的電流值、第四電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和MCU提供的指令計算出驅(qū)動第三電機(jī)的電流值進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)速。
[0019]第四電機(jī)驅(qū)動電路包括第四光電隔離器PE4和第四電機(jī)驅(qū)動器88，控制器MCU經(jīng)第二光電隔離器連接于第二電機(jī)驅(qū)動器88的信號輸入端。第四電機(jī)驅(qū)動器88包括第四數(shù)字信號處理器、第四電流傳感器和第四轉(zhuǎn)速傳感器，其中，第四轉(zhuǎn)速傳感器用于探測第四電機(jī)92的實(shí)際轉(zhuǎn)速；第四電流傳感器用于探測第四電機(jī)92的電流值；第四數(shù)字信號處理器根據(jù)電流傳感器所探測的電流值、第四電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和MCU提供的指令計算出驅(qū)動第四電機(jī)的電流值進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)速。
[0020]能源系統(tǒng)包括:太陽能電源、可充電電池Ec、充電器82和DC/DC轉(zhuǎn)換器83，其中，太陽能電源將光伏能源轉(zhuǎn)換為電能，充電器82利用太陽能電源給可充電電池Ec充電。充電器包括MPPT控制電路。充電器82的正極輸出端連接于二極管D7的正極，二極管D7連接于可充電電池Ec的電源正極，可充電電池Ec的電源正極連接DC/DC轉(zhuǎn)換器83的電源輸入端，DC/DC轉(zhuǎn)換器83的輸出端提供各種直流電能，如+5V、+12V和+24V等。
[0021]本發(fā)明中將光伏電池單元設(shè)置在飛行器的外殼上，主要設(shè)置在頂面、前面、后面、左面和右面，在飛行器飛行的過程中，隨著飛行器飛行的角度不