專利名稱：系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于浮空器領(lǐng)域，具體地指一種系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在浮空器領(lǐng)域，自主導(dǎo)航飛行控制在自由飛氦氣飛艇的應(yīng)用上較為廣泛和全面，且發(fā)展程度比較深，而在熱氣球及熱氣飛艇等依靠熱空氣提供升力的飛行器上面，自主導(dǎo)航飛行控制的研究和應(yīng)用仍處于空白。同時(shí)，同為系留飛行器的系留氦氣飛艇由于能夠始終保持充足的凈升力，除在收放階段需要人工控制外，其在留空過程中無需對飛行實(shí)施控制，只需時(shí)刻保持對飛艇各項(xiàng)狀態(tài)的監(jiān)測即可，與系留熱氣飛艇具有很大區(qū)分。一方面，自由飛氦氣飛艇一般具有可變尾翼，和多數(shù)的固定翼飛行器一樣，可以通過調(diào)節(jié)翼面狀態(tài)進(jìn)行飛行高度及方向的控制，而系留熱氣飛艇的尾翼是固定形狀的氣囊，起的是對風(fēng)的方向調(diào)節(jié)作用，因此系留熱氣飛艇在飛行控制上主要是依靠對加熱器的操作達(dá)到對飛行高度的控制?？刂萍訜崞鞯牟僮鞣绞郊纯刂破鋯未渭訜釙r(shí)間和兩次加熱的間隔時(shí)間，目前存在基準(zhǔn)加熱頻率不確定和飛行控制響應(yīng)慢等難點(diǎn)。另一方面，由于系留熱氣飛艇的飛行高度上限已經(jīng)由系留纜繩限定，這與自由飛氦氣飛艇完全不同。所以很難借鑒自由飛氦氣飛艇的控制系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就是提供一種系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)系留熱氣飛艇飛行高度的自動閉環(huán)控制，在保持系留熱氣飛艇具備充足熱氣升力的前提下，避免加熱器過快或過長的加熱導(dǎo)致燃料的浪費(fèi)或囊內(nèi)溫度過高造成事故。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的一種系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，包括:處理器，用于接收人工設(shè)定的參數(shù)和傳感器測得的數(shù)據(jù)，以及控制系留熱氣飛艇的加熱器工作；RS-232組件，與所述處理器連接通訊，用于外接通訊設(shè)備；RS-485組件，與所述處理器連接通訊，用于直接連接傳感器；至少一個A/D轉(zhuǎn)換模塊，與所述處理器連接通訊，用于連接傳感器；至少一個變送器，連接有傳感器并通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與所述處理器連接通訊；存儲器，與所述處理器連接通訊，用于存入和取出數(shù)據(jù)；電磁閥接口，與所述處理器連接，用于將處理器的控制信號接入加熱器的電磁閥；點(diǎn)火開關(guān)，與所述處理器連接，用于在處理器的控制信號下實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。上述技術(shù)方案中，所述處理器為STM32處理器。上述技術(shù)方案中，與所述RS-485組件直接連接的傳感器包括風(fēng)速傳感器。上述技術(shù)方案中，與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊連接的傳感器包括溫度傳感器、壓差傳感器、電壓傳感器中的至少一個。上述技術(shù)方案中，與所述變送器連接的傳感器包括設(shè)置于加熱器中的火焰溫度傳感器。本實(shí)用新型的有益效果在于:能夠通過人工設(shè)定基準(zhǔn)參數(shù)和結(jié)合傳感器測得的與加熱器動作有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行自動計(jì)算和處理，對加熱器動作方式進(jìn)行修改，并通過控制電磁閥完成對加熱器的控制，實(shí)現(xiàn)了系留熱氣飛艇飛行高度的自動閉環(huán)控制，在保持系留熱氣飛艇具備充足熱氣升力的前提下，避免了加熱器過快或過長的加熱導(dǎo)致燃料的浪費(fèi)或囊內(nèi)溫度過高造成事故。

圖1為本實(shí)用新型一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，本實(shí)用新型的一種系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，包括:處理器，用于接收人工設(shè)定的參數(shù)和傳感器測得的數(shù)據(jù)，以及控制系留熱氣飛艇的加熱器工作。由于整個系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)除了需要實(shí)現(xiàn)對加熱器的控制外，還需要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測多路其它狀態(tài)數(shù)據(jù)、進(jìn)行對地通訊、數(shù)據(jù)保存輸出等其它功能，要求處理器具備較多的通訊接口，且功能齊全、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)大，因此本實(shí)施例優(yōu)選了基于ARM公司的高性能、低功耗ARM Cortex-M3內(nèi)核設(shè)計(jì)的STM32處理器；RS-232組件，與上述STM32處理器連接通訊，用于外接GPS和其它通訊設(shè)備；RS-485組件，與上述STM32處理器連接通訊，用于直接連接風(fēng)速傳感器；若干A/D轉(zhuǎn)換模塊，與上述STM32處理器連接通訊，用于連接溫度傳感器、壓差傳感器、電壓傳感器等；兩個變送器，與加熱器中的火焰溫度傳感器連接并通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與上述STM32處理器連接通訊；存儲器，與STM32處理器連接通訊，用于存入和取出數(shù)據(jù)；電磁閥接口，與STM32處理器連接，用于將處理器的控制信號接入加熱器的電磁閥；以及點(diǎn)火開關(guān)，與STM32處理器連接，用于在處理器的控制信號下實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。本實(shí)用新型在使用時(shí)，系留熱氣飛艇的錨泊車操作員配合飛行操作員通過遙控控制系留熱氣飛艇升空至目標(biāo)高度，并遙控操作飛艇飛行數(shù)分鐘以確定加熱器基準(zhǔn)加熱頻率和基準(zhǔn)目標(biāo)溫度值，將這些初始值輸入STM32處理器之后切換至自控飛行模式，自動控制系統(tǒng)通過各傳感器獲取自控操作的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)(主要是系留熱氣飛艇的高度和囊內(nèi)溫度)，在安全飛行條件下，根據(jù)STM32處理器內(nèi)設(shè)定的判據(jù)條件及計(jì)算方法，對加熱器單次加熱時(shí)間進(jìn)行修改，并通過控制電磁閥完成加熱器的加熱操作。同時(shí)在留空過程中，自控系統(tǒng)可保持對系留熱氣飛艇各項(xiàng)狀態(tài)的監(jiān)測，出現(xiàn)非正常狀態(tài)時(shí)可立即提供報(bào)警提示。本實(shí)用新型的核心在于采用了一套閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對系留熱氣飛艇加熱器的自動閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)了系留熱氣飛艇飛行高度的自動控制。在保持系留熱氣飛艇具備充足熱氣升力的前提下，避免加熱器過快或過長的加熱導(dǎo)致燃料的浪費(fèi)或囊內(nèi)溫度過高造成事故。所以其保護(hù)范圍并不限于上述實(shí)施例。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動和變形而不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神，例如:處理器不限于實(shí)施例所述，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對加熱器的控制，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)測多路其它狀態(tài)數(shù)據(jù)、進(jìn)行對地通訊、數(shù)據(jù)保存輸出等其它功能即可等。倘若這些改動和變形屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括: 處理器，用于接收人工設(shè)定的參數(shù)和傳感器測得的數(shù)據(jù)，以及控制系留熱氣飛艇的加熱器工作； RS-232組件，與所述處理器連接通訊，用于外接通訊設(shè)備； RS-485組件，與所述處理器連接通訊，用于直接連接傳感器； 至少一個A/D轉(zhuǎn)換模塊，與所述處理器連接通訊，用于連接傳感器； 至少一個變送器，連接有傳感器并通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與所述處理器連接通訊； 存儲器，與所述處理器連接通訊，用于存入和取出數(shù)據(jù)； 電磁閥接口，與所述處理器連接，用于將處理器的控制信號接入加熱器的電磁閥； 點(diǎn)火開關(guān)，與所述處理器連接，用于在處理器的控制信號下實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器為STM32處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，其特征在于:與所述RS-485組件直接連接的傳感器包括風(fēng)速傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，其特征在于:與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊連接的傳感器包括溫度傳感器、壓差傳感器、電壓傳感器中的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，其特征在于:與所述變送器連接的傳感器包括設(shè)置于加熱器中的火焰溫度傳感器。
專利摘要一種系留熱氣飛艇自動控制系統(tǒng)，屬于浮空器領(lǐng)域，它包括處理器，用于接收人工設(shè)定的參數(shù)和傳感器測得的數(shù)據(jù)，以及控制系留熱氣飛艇的加熱器工作；RS-232組件，與所述處理器連接通訊，用于外接通訊設(shè)備；RS-485組件，與所述處理器連接通訊，用于直接連接傳感器；至少一個A/D轉(zhuǎn)換模塊，與所述處理器連接通訊，用于連接傳感器；至少一個變送器，連接有傳感器并通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與所述處理器連接通訊；存儲器，與所述處理器連接通訊，用于存入和取出數(shù)據(jù)；電磁閥接口，與所述處理器連接，用于將處理器的控制信號接入加熱器的電磁閥；點(diǎn)火開關(guān)，與所述處理器連接，用于在處理器的控制信號下實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。采用本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)系留熱氣飛艇飛行高度的自動閉環(huán)控制。
文檔編號G05D1/04GK202939488SQ20122065418
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者田入東, 郭海軍, 陳勇, 馬啟明 申請人:航宇救生裝備有限公司