摘 要

在舰载无人直升机回收过程中，船体的摇晃会导致机体侧翻或滑落。此外，无人机携带的军事信息易受电磁干扰而损坏或丢失。

针对上述问题，本文设计了一种基于电液比例控制技术的无人机回收平台及液压系统。首先拟定系统的液压原理图，对各元件进行选型计算；进而设计系统的控制方案，借助Matlab软件对系统进行稳定性和响应特性分析，根据分析结果对系统进行优化设计；最后，借助SolidWorks软件设计出无人机回收平台的机械结构及液压泵站。

本文采用电液比例控制技术对回收平台进行实时调平，对船体的摇晃进行有效补偿；采用机械式助降装置锁定无人机，避免电磁干扰的危害，军事意义较大。

关键词：无人直升机；回收；电液比例控制；调平；助降装置

Abstract

During the recovery of ship-based unmanned helicopters, the UAV will roll over or fall off due to the hull's shaking. In addition, some military information carried by UAV is susceptible to electromagnetic interference.

In view of the above problems, This paper designed a UAV- recovery-platform and related hydraulic system based on electro-hydraulic proportional control technology. First, formulate the hydraulic solution of the system and determine the model of each component. Then, design the control method of the system and analyze the stability and response characteristics of the system by Matlab. The analysis results are then used to optimize the system. Finally, determine the mechanical structure of the recycling platform and hydraulic power station by SolidWorks.

In this paper, electro-hydraulic proportional control technology is used to keep the recovery platform level in real-time, which can effectively compensate for the hull's shaking. The mechanical dropping assistance device is used to lock down the UAV to avoid the harm of electromagnetic interference, which is of great military significance.

Key Words: unmanned helicopters；recovery；electro-hydraulic proportional control；keep level；dropping assistance device

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国内现状 2

1.2.2 国外现状 3

1.3 研究目的及意义 3

1.3.1 研究目的 4

1.3.2 研究意义 4

1.4 本文的主要工作 4

第2章 无人机回收平台的结构设计 6

2.1 行走支承装置 6

2.2液压回转装置 7

2.3变幅装置 8

2.4 多级伸缩臂 8

2.5 无人机接收平台 9

2.6 调平装置 10

第3章 无人机回收平台液压系统设计 12

3.1 设计参数与要求 12

3.2 电液比例控制系统原理设计 12

3.2.1 系统控制方案的确定 12

3.2.2 系统主要液压元件的类型 13

3.2.3 液压系统原理图的拟定 13

3.3 无人机回收平台液压系统的静态计算 17

3.3.1 供油压力的选择 17

3.3.2 液压元件的选型计算 18

3.3.3 传感器及放大器的选型分析 26

3.3.4 系统压力损失的计算 27

3.3.5 系统发热量的计算 28

3.3.6 系统的功率与效率 31

第4章 无人机回收平台液压系统动态特性分析 32

4.1 系统数学模型的建立 32

4.1.1 系统的特性方程 32

4.1.2 系统方框图 34

4.1.3 系统的开环传递函数 34

4.2 系统动态品质分析 35

4.2.1 系统稳定性分析 35

4.2.2 系统响应特性分析 36

4.2.3 系统稳态误差的计算 36

第5章 液压系统的结构设计 38

5.1 系统的布置型式 38

5.2 系统总体结构设计 38

5.3 油箱的设计 39

5.4 集成块的设计 41

5.5 管路及其布置 42

第6章 经济性与环保性分析 45

第7章 总结与展望 46

7.1 设计总结 46

7.2 设计展望 46

参考文献 47

致 谢 49

第1章 绪论

1.1研究背景

无人驾驶飞机（Unmanned Aerial Vehicle）是一种由无线电遥控设备和程序控制装置操纵的不载人飞机，简称无人机^[1]。

根据无人机平台构型的不同，可将无人机分为固定翼型、多旋翼型和无人驾驶型直升机。固定翼型无人机飞行速度快；多旋翼型无人机易操纵，成本低，多用于民用或消费级领域；无人驾驶型直升机灵活性强，可实现原地垂直起降^[2-5]。根据应用领域的不同可将无人机分为军用级、民用级和消费级无人机。其中，军用级无人机灵敏度较高，智能化水平高，飞行速度和高度均较大。根据尺度不同可将无人机分为微型、轻型、小型以及大型无人机。微型无人机的空机质量不大于7kg；轻型无人机的空机质量介于7—116kg；小型无人机的空机质量不大于5700kg；大型无人机的空机质量大于5700kg。

随着军事现代化、智能化的发展，无人机在军用领域发挥着越来越重要的作用。军用无人机战场用途广且环境适应性强，是智能化军事战争的重要武器装备。其中，轻型无人直升机不仅具有垂直起降、空中悬停等特点，还具有较好的低速飞行特性和较高的灵活性，在战场侦察及军事测绘等方面发挥了重要作用^[6]。