适用于小型飞艇的动力控制系统设计

发布时间：2017-10-11 05:24

  本文关键词：适用于小型飞艇的动力控制系统设计

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【摘要】：这几年随着多旋翼无人机的商业化推广,无人机技术在不断进步。能源问题成为决定无人机应用领域的一个关键因素。当前能源技术条件下,多旋翼无人机最长驻空时间很难超过三个小时。飞艇是一种略轻于空气的航空器。飞艇内部充满了密度低于空气的氦气,因此飞艇的重量大部分被气体产生的浮力所抵消,飞艇推进系统只需要很小的推力就可以让飞艇飞起来。飞艇的这种特性与其他类型的无人机相比,其最大的优势就是滞空时间长、载重量大。飞艇的滞空时间通常以“小时”或者“天”为单位进行评估,这种特性无论在民用领域还是军事领域都有关阔的应用前景。对于采用航空发动机作为推进系统的小型飞艇而言,燃油是推进系统的主要能源,能否实现发动机的高效控制,提高推进系统的燃油利用率,将直接影响飞艇的滞空时间。课题采用林巴赫L275E型活塞发动机为小型飞艇设计了一套完整的动力控制系统。该系统能实现对推进系统中供油系统的监测、油泵控制、发动机转速监测、发动机风门控制及发动机缸体温度监测等任务,全方位掌握飞艇推进系统中各关键节点的工作情况。课题首先简单介绍了国内外飞艇的研究状况,重点分析了小型飞艇推进系统存在的问题,并根据这些问题提出了具体的解决方案。从需求分析到平台选择及实现方式进行了一系列的论证,最后根据实际需求对这些方案进行了详细的实验。得到了L275E型航空发动机的“油门-推力”曲线、“油门-转速”曲线。最后通过曲线拟合得到了L275E型航空发动机的推力控制函数,Cortex-M4内核高性能单片机结合磁电机信号采集电路、热电偶温度采集电路及其他传感器模块,配合高效软件控制,完成了动力控制系统的软硬件设计,经过测试验证系统功能满足设计需求,符合小型飞艇的使用要求。
【关键词】：小型飞艇 航空发动机 动力控制系统 推进系统 曲线拟合
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-13
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 研究内容9-10
• 1.3 研究思路与工作任务10-11
• 1.4 论文结构11-12
• 1.5 本章总结12-13
• 第2章 飞艇动力系统简介与平台的选型13-25
• 2.1 飞艇动力系统简介13-20
• 2.2 林巴贺DL275E型航空发动机简介20-22
• 2.3 控制系统主控MCU简介22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 动力控制系统需求分析与设计25-35
• 3.1 系统需求分析25-26
• 3.1.1 性能需求分析25-26
• 3.1.2 功能需求分析26
• 3.2 总体设计方案26-27
• 3.3 测试系统的搭建及控制模型的建立27-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 动力控制系统硬件设计及软件实现35-70
• 4.1 电源电路设计35-37
• 4.2 外设的隔离驱动控制硬件设计与软件实现37-47
• 4.2.1 油泵驱动控制硬件设计与软件实现38-41
• 4.2.2 油门舵机驱动控制硬件设计与软件实现41-45
• 4.2.3 发动机熄火控制硬件设计与软件实现45-47
• 4.3 飞艇供油系统的监测硬件设计与软件实现47-58
• 4.3.1 油箱油位监测功能硬件设计与软件实现48-53
• 4.3.2 油路油量监测功能硬件设计与软件实现53-58
• 4.4 发动机转速监测功能硬件设计与软件实现58-62
• 4.4.1 发动机转速监测功能硬件设计58-61
• 4.4.2 发动机转速监测软件实现61-62
• 4.5 发动机缸体温度监测功能硬件设计与软件实现62-67
• 4.5.1 发动机缸体温度监测功能硬件设计62-65
• 4.5.2 发动机缸体温度监测软件实现65-67
• 4.6 主通讯功能硬件设计与软件实现67-69
• 4.6.1 主通讯功能硬件设计67-68
• 4.6.2 主通讯功能软件实现68-69
• 4.7 本章小结69-70
• 第5章 系统功能测试与总结70-78
• 5.1 系统功能测试平台的搭建70-72
• 5.2 功能测试步骤及测试数据整理72-74
• 5.3 其他测试要求74-75
• 5.4 系统测试总结75-77
• 5.5 本章小结77-78
• 总结与展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85
• 附录85-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：1010733