光伏四旋翼飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏四旋翼飛行器，屬于飛行器技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，世界主要國家在發(fā)展長航時無人機的同時，也在著力發(fā)展小型和微型無人機，不斷研制無人機小型化，甚至微型化的技術。世界各國對微小型無人機的需求日益提高，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、控制理論的發(fā)展，微機電系統(tǒng)技術在軍事武器、民用產(chǎn)品等各方面的廣泛應用，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，并逐步個人。微型無人機可以完成超低空偵察、干擾、監(jiān)視等各種復雜的任務。載有全天候圖像傳感器的微小型無人機可以近距離對目標實施偵察監(jiān)視。但是無人機機動性相對較弱，不能完成機動性需求較高的任務，而且成本較高，操作性復雜。
[0003]為克服無人機的缺點，多個公司或者集團研發(fā)了光伏四旋翼飛行器。圖1是現(xiàn)有技術提供四軸旋翼飛行器控制原理示意圖。如圖1所示，當四個旋翼以一定速度等速旋轉時，該飛行器的合扭轉力矩為零，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對機體的扭轉力矩增大，該飛行器的合扭轉力矩不為零，該飛行器繞機體中心做逆時針方向旋轉；而當旋翼A和C等加速而旋翼B和D的速度不變時，由于合扭轉力矩不為零，該飛行器繞機體中心做順時針方向旋轉。當旋翼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，即可靈活地實現(xiàn)垂直起降、旋停、平飛和原地旋轉等運動。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)點有:價格低廉；采購渠道豐富；可重復工作；在所有電力能源中其單位密度比最高。但隨著傳感器技術的提高，光伏四旋翼飛行器應用也隨之廣泛，已經(jīng)逐漸滲透到了各個領域，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用需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為克服現(xiàn)有技術存在的缺點，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)驅動飛行器進行飛行，動力系統(tǒng)包括四個旋翼和分別驅動四個旋翼旋轉的四個電機，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)響應性的太陽能孫電源、第一 DC/DC轉換器和第一控制器，其中，第一 DC/DC轉換器將一串電串聯(lián)響應性的太陽能孫電源輸出第一直流電壓轉換為第二直流電壓，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轉換器的工作狀態(tài)。
[0010]優(yōu)選地，一串電串聯(lián)響應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轉換器和第二控制器，其中，第二 DC/DC轉換器將光伏電池輸出的第三直流電壓轉換為第四直流電壓，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轉換器的工作狀
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[0013]與現(xiàn)有技術相比，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。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖詳細說明本發(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)驅動飛行器進行飛行，動力系統(tǒng)包括四個旋翼和分別驅動四個旋翼旋轉的第一電機89、第二電機90、第三電機91和第四電機92，控制系統(tǒng)包括控制器(MCU)、通信子系統(tǒng)、第一電機驅動電路、第二電機驅動電路、第三電機驅動電路和第四電機驅動電路，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]第一電機驅動電路包括第一光電隔離器PEl和第一電機驅動器85，控制器MCU經(jīng)第一光電隔離器PEl連接于第一電機驅動器85的信號輸入端；第一電機驅動器包括第一數(shù)字信號處理器、第一電流傳感器和第一轉速傳感器，其中，第一轉速傳感器用于探測第一電機89的實際轉速；第一電流傳感器用于探測驅動電機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、第一電機的實際轉速和MCU提供指令計算出驅動第一電機的電流值進而控制其轉速。
[0018]第二電機驅動電路包括第二光電隔離器PE2和第二電機驅動器86，控制器MCU經(jīng)第二光電隔離器連接于第二電機驅動器86的信號輸入端。第二電機驅動器包括第二數(shù)字信號處理器、第二電流傳感器和第二轉速傳感器，其中，第二轉速傳感器用于探測第二電機90的實際轉速；第二電流傳感器用于探測驅動電機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、第二電機的實際轉速和MCU提供的指令計算出驅動第二電機的電流值進而控制其轉速
第三電機驅動電路包括第三光電隔離器PE3和第三電機驅動器87，控制器MCU經(jīng)第二光電隔離器連接于第二電機驅動器87的信號輸入端。第三電機驅動器87包括第三數(shù)字信號處理器、第三電流傳感器和第三轉速傳感器，其中，第三轉速傳感器用于探測第三電機91的實際轉速；第三電流傳感器用于探測第三電機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、第四電機的實際轉速和MCU提供的指令計算出驅動第三電機的電流值進而控制其轉速。
[0019]第四電機驅動電路包括第四光電隔離器PE4和第四電機驅動器88，控制器MCU經(jīng)第二光電隔離器連接于第二電機驅動器88的信號輸入端。第四電機驅動器88包括第四數(shù)字信號處理器、第四電流傳感器和第四轉速傳感器，其中，第四轉速傳感器用于探測第四電機92的實際轉速；第四電流傳感器用于探測第四電機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、第四電機的實際轉速和MCU提供的指令計算出驅動第四電機的電流值進而控制其轉速。
[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轉換器83，其中，太陽能電源將光伏能源轉換為電能，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轉換器83的電源輸入端，DC/DC轉換器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置在飛行器的外殼上，主要設置在頂面、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