Sheji yu Gongyi!设计与工艺|
蔡昕翰戴晟伟王子浩林凡阮玉镇
(福建工程学院机械与汽车工程学院，福建福州350118)
摘要：提出了一种空中智能姿态调整飞行器的设计方案。该方案采用STM32F4系列芯片单片机作为主控制器，飞行器的设计结合了陀螺仪、涵道、舵机、红外线传感器等器件。该飞行器具有制导能力，可在空中调整飞行姿态。 关键词：红外制导；智能姿态调整;STM32F4单片机气动压线钳
0引言
本项目来源于全国大学生机器人大赛ROBOMASTER
机中的飞行器设计。机以机器人射击对
抗作为比的主要内容，在比中，飞行器主要是通过击
打距离28m外的目标物来获得分数，目标物上有LED红外
灯珠作为飞行器的对象，比赛要飞行器能够在
ROBOMASTER机甲大师赛官方的发射口发射，
空中调整姿态，飞行，并
飞行器要，，调整姿
态，，对行击，的力传
器飞行器\
1设计原理
作为一种具有制导能力的飞行器，需具备能够追寻目
的能力。该飞行器通过控制水平尾翼和调整飞行姿态，，飞行器的红外传器，调整姿态，该飞行
水燃料器能准确击中红外目标。调节水平尾翼的摆动力飞行程的，的
调节飞行器的偏转方向，以飞行器的飞行平稳可控。
设计目标：视觉识别LED红外灯珠击打距离28m外的目标物。
1.1红外制导的设计
飞行器机头的摄像头如图1所示，通过红外反馈视觉信息，在快达目标位，能特别的视觉信息，这时单片机需要另一套驱动程序来应对最后的制导。由于前面飞行器的轨迹未必会次次相同，所以需要保证飞行器可以在1m范围，并且迅速调整姿态。多次试并观察记录据，多次行程序的试，最允许的误差范围精制导。
1.2姿态调整部分的设计
该飞行器调的力飞行程的，的调飞
2020大学生创新创业训练计划(202010388006)
图1OpenM V4模块
行器的偏转方向。以图2所示的陀螺仪反馈的角度作为输入数据导入PID控制函控制涵道的开关以辅助
翼面的舵机姿态调整。姿态调整将据理论上的高度对应其角度多次的实际测试的角度以及回调的速度。
图2信号源H219陀螺仪实物图
2系统设计
2.1硬件设计
毛辊清洗机系统硬件以单片机为主体控制，连接供电装置、舵机以及涵道和红外装置等设备，具体框架3所示。
图3系统硬件框架
机电信息2021年第8期总第650期
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设计与工艺♦ Sheji yu Gongyi
系统硬件主要由STM32F407VET6芯片、H219陀螺仪 芯片、OpenMV 模块、系统3.3 V 供电、板载DC -DC5 V 供电、
外部输出DC -DC5 V 、红外制导设备供电系统等部分组成。 在有限的4 cm X 6 cm 面积内很大程度集成了飞行器所需 要的功能元器件，同时保证各部分供电安全可靠。H219陀
螺仪是为飞行器提供飞行姿态判断、调整依据的重要设备， 它可以准确而迅速地提供航向角、横滚角以及俯仰角这3
个重要数据。红外制导部分0 p enMV 4是一个开源、低成本、 功能 大的机器
模。在小巧的硬件模块上，用C 语言高效地 了 器
，提供Python 编程接口。
2.2软件设计
程序采用C 语言编程，编译环境为keil 5。其工作流
程 系统 行 ， 行设 的 制 ， 陀 仪 的 据调整
的 ， 用
红外 ，在
时，的 ， 时 片 需要
程
的制导。飞行器确
断
电。程 程 4所示。
3仿真与实验
3.1 MATLAB 仿真
飞行器在飞行过程中会受到|3个方向（Lateral axis ， Longitudinal axis ，Normal axis ，在此依次简称！、"、#轴）的力
，运用牛顿第一定律可
3 向的速度、角速度情况。以Missle DATC0M 为例得到必要的系数，然后基 于MATLAB Simulink 轨迹仿真，如图5所示，接着将
DATC0M 与CFD 结果进行比对，最后得到Simulink 轨迹仿 真结果，如图6所示。
当做完轨迹仿真后，飞行器按照预定参数进行配置，
牛蒡去皮机制作出样，就可以 飞行器在空中的稳 飞行。图5 Simulink 力与力矩仿真
基准线
0.2 0.4 0.6
0.8
1 1.
2 1.4
时间/s
图6 Pitch 角和高度随时间变化图
3.2 实验
3.2.1飞行器实物图和设计图
图7所示飞行器的翼展为120 mm ，机身长180 mm ，垂
尾高80 mm ，预期重量150 g ，目前重量144 g 。翼型选用的是
EPPLER 67，翼的弦长为100 mm ，最大厚度为10.6 mm ，前 缘半径为38 mm 。
图7飞行器实物图和设计图
飞行器的重心通过多次测试的结果筛选，基本确定在
焦点以前的 ，但太靠前导致飞行器 性能下降。
测试阶段使用的是较经济的3D 打印件 为 身，测试完善
用EPP 泡沫材料 模制造 身，增 冲 载
荷的能力以及用的寿命。
3.2.2 际测试飞行
飞行器可飞行的距离在0〜20 m ，预期命中率为100%,
目前命率为80%。测试时，将可 的殊灯条放置在
距离飞行器发射架16 m 的
，固定在高1.2 m 的平台上。
根据需要，测试时应不断调节 系统的大小，飞行器 在飞行到16 m 时还保持有1.2 m 的 度，并且需要预留给
红外 段距离（0.5〜1 m ）的飞行时间，用 调节 面
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cao20
期无线病房呼叫系统
Sheji yu Gongyi♦设计与工艺
110kV输电线路导地线架设的施工方法及技术要点分析
陈凯
（广东先达电业股份有限公司，广东梅州514011）
摘要：以解口110k V东良甲线路入畲江站线路工程为例，分析了110k V输电线路导地线架设中的注意事项。按照项目任务要求，设置跨越高速公路架设地的方案，评估地施工方法的安全可靠可行，架的技术要点；并结
实际情况，分析导地线架设施工工艺的应用效果，110kV输电线路导地线架设提供了相应的参考依据。
关键词：110k V输电线路；导地线；施工工艺；技术要点
0引言
导地线施工质量直接影响着110kV输电线路架设效果，已成新期关注的焦点：尤是在重要跨越段，如跨越铁路、高公路时，地线架设地线压接过程中的技术操较复杂，需根据环境情况、工艺要求等设置压接参数，调整连接管范围，以保证导地线架设的安全性和可靠：截至目前，110kV输电线路施
项目要以架空，于对导地线施工的重程度，缺乏关环节管控，一定程度上影响了110kV输线路的施工成效，这一解和处理。1案例分析
1.1项目概述
解口110kV东良甲线路入畲江站线路工程起于110kV 畲南甲乙线1#塔号侧改接新建塔A1），止于110kV东良甲线解口新建塔A80），按双回塔架设。新建线路全长2428.332km。导线采用15JL/LB1A-300/40铝包钢芯铝绞线，地线为两根24OPGW光缆。该工程平面图如图1所示。
全新建铁塔83基回路塔31基，回路直线塔52基。其中A32〜A35为一个耐张施工段,A34〜A35跨越高，全线铁塔为南设计塔，跨越施工段为
以调整姿态并飞向目标，即需要在距离约15m的地方识别到目标物。所以在无嵌入式控制的情况下，飞行器至少要飞到距离目标70%处，才可移交嵌入式调试。如图8所示的测试中还发现飞行器从起飞到降落的过程中出现了一次以上roll轴的翻转，降落的位置就无法控制，所以要保证飞行器在无嵌入式控制的前提下，空中的攻角保持在2。〜20。以保持姿态平稳。
图8实际测试飞行图
4结语
本项设计是基于单片机对飞行器红外制导功能的开发，OpenMV红外H219机设
与单片机进行交互形成一个智飞行姿态调整的系统，
有红外制：测试，本设计红外制，具有空中姿态调整。一的飞行器，可以到以进入的。在中，
器器，可的物的制
飞行器可对进行。
［参考文献］
!1］钱杏芳，林瑞雄，赵亚男•导弹飞行力学!&］•北京：北京理出，2011.
!2］赵石磊，郭红，刘宇鹏•基于轨迹跟踪的线性时滞系统容错控制［J］•信息与控制,2015,44（4）:469-473.
!3］安乐，田甜，董勤鹏，等.CJ818飞机无线电通信、导航、监视综合系统！J］•民用飞机设计与研究，2009（Z1）: 131-133.
收稿日期：2021-01-04
作者简介：蔡昕翰（1999—），男，福建漳州人，研究方向：嵌入式开发。
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