RU2319191C1 - Method of remote control of flight altitude of radio-controlled aeroplane model and device for realization of this method - Google Patents
Method of remote control of flight altitude of radio-controlled aeroplane model and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319191C1 RU2319191C1 RU2006141483/09A RU2006141483A RU2319191C1 RU 2319191 C1 RU2319191 C1 RU 2319191C1 RU 2006141483/09 A RU2006141483/09 A RU 2006141483/09A RU 2006141483 A RU2006141483 A RU 2006141483A RU 2319191 C1 RU2319191 C1 RU 2319191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- altitude
- control
- height
- flight
- speed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H27/00—Toy aircraft; Other flying toys
- A63H27/12—Helicopters ; Flying tops
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H30/00—Remote-control arrangements specially adapted for toys, e.g. for toy vehicles
- A63H30/02—Electrical arrangements
- A63H30/04—Electrical arrangements using wireless transmission
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Toys (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам управления беспилотными летательными аппаратами и более точно касается способа дистанционного управления высотой полета радиоуправляемой модели летательного аппарата, особенно в режимах посадки и полета на сверхмалых высотах, а также касается устройства для осуществления такого способа.The invention relates to methods for controlling unmanned aerial vehicles and more specifically relates to a method for remote control of the flight altitude of a radio-controlled model of an aircraft, especially in landing and flight modes at very low altitudes, and also relates to a device for implementing this method.
Известен способ дистанционного управления высотой полета беспилотного летательного аппарата, а именно радиоуправляемой модели, путем подачи оператором, находящимся на земле, с пульта управляющих сигналов на отклонение органов регулирования высоты в соответствии с заданной траекторией полета. Известные устройства для осуществления такого способа включают в себя пульт управления, с помощью которого оператор направляет сигналы управления на приемник, расположенный на борту летательного аппарата. Эти сигналы через блок преобразования поступают на привод органов регулирования высоты. Управление высотой оператор производит, основываясь на своем опыте, при этом определение действительной высоты полета модели осуществляется визуально. Наиболее сложными этапами управления являются взлет и заход на посадку. Из-за волнения малоопытные пилоты выполняют слишком резкие маневры на малых высотах у поверхности земли. Несмотря на то, что радиоуправляемые модели обычно находятся в поле зрения оператора, точно определить высоту полета над землей при удалении уже на десятки метров достаточно сложно, ошибочное же определение высоты приводит к жесткой посадке или крушению.A known method of remote control of the flight altitude of an unmanned aerial vehicle, namely, a radio-controlled model, by applying an operator on the ground from the remote control signals to the deviation of the height control in accordance with a given flight path. Known devices for implementing this method include a control panel, with which the operator sends control signals to a receiver located on board the aircraft. These signals through the conversion unit are fed to the drive of the height control. The operator controls the altitude based on his experience, while determining the actual flight altitude of the model is carried out visually. The most difficult control steps are takeoff and landing. Due to the excitement, inexperienced pilots perform too sharp maneuvers at low altitudes near the surface of the earth. Despite the fact that radio-controlled models are usually in the operator’s field of view, it is quite difficult to accurately determine the altitude of the flight above the ground at a distance of tens of meters, an erroneous determination of altitude leads to a hard landing or crash.
Известен также способ управления беспилотным летательным аппаратом, при котором контроль за положением летательного аппарата осуществляют по изображению, передаваемому с бортовой видеокамеры. Однако и в этом случае также довольно сложно оценить действительную высоту полета, и иногда приходится ориентироваться только по линии горизонта, а такая оценка часто бывает ошибочной. В описанных случаях оператор, управляющий полетом, может следить за направлением полета, оценивать препятствия по направлению движения и корректировать траекторию с учетом этих препятствий, однако, в случае неверной оценки высоты, времени реакции человека может оказаться недостаточно, чтобы избежать крушения. Способы предупреждения сигналом также, как и способы, требующие переключения режима полета, недостаточны, поскольку для быстродвижущихся радиоуправляемых летательных аппаратов требуется более высокая скорость реагирования. Возникает необходимость применения способа управления, при котором реагирование на опасное сближение с землей или иной поверхностью происходит автоматически. При этом возможность управления летательным аппаратом с пульта должна оставаться в любой момент, так как внезапная подмена управления может дезориентировать управляющего. Прибор, который можно разместить на легком беспилотном летательном аппарате, должен быть небольших размеров и иметь небольшой вес. Размещение дорогостоящих устройств на малых радиоуправляемых моделях было бы нецелесообразно.There is also known a method of controlling an unmanned aerial vehicle, in which the position of the aircraft is controlled by the image transmitted from the onboard video camera. However, in this case it is also quite difficult to estimate the actual flight altitude, and sometimes you have to navigate only along the horizon, and such an assessment is often erroneous. In the described cases, the operator controlling the flight can monitor the direction of the flight, assess obstacles in the direction of travel and adjust the trajectory to take into account these obstacles, however, in case of an incorrect assessment of altitude, the person’s reaction time may not be enough to avoid a crash. Signal warning methods, as well as methods requiring switching the flight mode, are not sufficient, since fast-moving radio-controlled aircraft require a higher response speed. There is a need to apply a control method in which the response to a dangerous approach to the ground or other surface occurs automatically. At the same time, the ability to control the aircraft from the remote control must remain at any time, since a sudden change of control can disorient the manager. The device, which can be placed on a light unmanned aerial vehicle, should be small in size and light in weight. Placing expensive devices on small radio-controlled models would be impractical.
В настоящее время также известны способы и системы автоматического управления полетом и, в частности, посадкой, используемые на пилотируемых летательных аппаратах. Такие электронные бортовые системы анализируют множество факторов и автоматизируют процессы с заранее известным сценарием действий, как, например, посадка с использованием наземных радиомаяков. Эти системы характеризуются высокой сложностью. В частности, в патенте US, A, 3447765 описана система автоматического управления посадкой летательного аппарата, осуществляющая изменение сигнала управления полетом относительно продольно оси в соответствии с комбинированным сигналом, учитывающим действительную высоту полета, заданное значение скорости снижения и действительное значение скорости снижения. Данная система является достаточно сложной и, кроме того, приспособлена для установки и обеспечения управления посадкой в автоматическом режиме на пилотируемом летательном аппарате. Для радиоуправляемых моделей такие системы не известны.At present, methods and systems for automatic flight control and, in particular, landing, used on manned aircraft are also known. Such electronic on-board systems analyze many factors and automate processes with a predetermined scenario of actions, such as, for example, landing using ground-based radio beacons. These systems are characterized by high complexity. In particular, US, A, 3447765 describes a system for automatically controlling the landing of an aircraft, which changes the flight control signal relative to the longitudinal axis in accordance with a combined signal that takes into account the actual flight altitude, a predetermined value of the descent speed and the actual value of the descent speed. This system is quite complex and, in addition, is adapted to install and provide automatic landing control for a manned aircraft. For radio-controlled models, such systems are not known.
В основу изобретения поставлена задача создать такой способ дистанционного управления высотой полета беспилотного летательного аппарата, в частности радиоуправляемой модели, при котором обеспечивалась бы автоматическая коррекция управляющего сигнала, исключающая опасное сближение летательного аппарата с поверхностью земли при полете на сверхнизких высотах, а также создать устройство для осуществления такого способа, которое имело бы небольшие габариты и вес, что позволило бы устанавливать его на борту беспилотного управляемого летательного аппарата с применением стандартных систем дистанционного управления.The basis of the invention is the task of creating such a method of remote control of the flight altitude of an unmanned aerial vehicle, in particular a radio-controlled model, which would provide automatic correction of the control signal, eliminating the dangerous approach of the aircraft to the earth's surface when flying at extremely low altitudes, and also create a device for such a method, which would have small dimensions and weight, which would allow it to be installed on board an unmanned controlled aircraft body using standard remote control systems.
Поставленная задача решается тем, что в способе дистанционного управления высотой полета радиоуправляемой модели летательного аппарата путем подачи с пульта управляющего сигнала на отклонение органов регулирования высоты в соответствии с заданной траекторией полета, согласно изобретению, задают предельный нижний уровень высоты полета, в процессе полета осуществляют измерение фактической высоты полета, по результатам измерений вычисляют текущее значение вертикальной составляющей скорости летательного аппарата и знак ее изменения, сравнивают фактическую измеренную высоту с заданным уровнем, и если фактическая высота оказывается меньше заданного уровня, осуществляют корректировку управляющего сигнала для компенсации отклонения высоты от заданного уровня посредством сигнала обратной связи по фактическому значению высоты и текущему значению вертикальной составляющей скорости, если знак изменения скорости отрицательный, или только по фактическому значению высоты, если знак изменения скорости положительный, и оставляют управляющий сигнал без изменения в случае, если фактическая высота превышает заданный уровень.The problem is solved in that in the method of remote control of the flight altitude of the radio-controlled model of the aircraft by applying from the remote control signal to the deviation of the altitude control in accordance with a predetermined flight path, according to the invention, set the maximum lower level of flight altitude, during the flight, the actual altitude, the current value of the vertical component of the speed of the aircraft and the sign of its change are calculated from the measurement results, comparing the actual measured height with a predetermined level, and if the actual height is less than a predetermined level, the control signal is adjusted to compensate for the deviation of the height from the preset level using a feedback signal from the actual height value and the current value of the vertical component of the speed, if the sign of the change in speed is negative, or only according to the actual value of the height, if the sign of the change in speed is positive, and the control signal is left unchanged if if the actual height exceeds the set level.
В предпочтительном варианте осуществления способа дополнительно задают предварительный нижний уровень, превышающий предельный нижний уровень, и, начиная с этого уровня, ограничивают вертикальную скорость установленным допустимым значением, при котором снижение от предельного нижнего уровня является безопасным.In a preferred embodiment of the method, a preliminary lower level is set in excess of the lower limit level, and, starting from this level, the vertical speed is limited to a set acceptable value at which a decrease from the lower limit level is safe.
Целесообразно управляющий сигнал подавать импульсами, а измерение высоты и вычисление текущего значения вертикальной составляющей скорости осуществлять в интервалах между поступающими импульсами управляющего сигнала.It is advisable to provide the control signal with pulses, and measure the height and calculate the current value of the vertical component of the velocity in the intervals between the incoming pulses of the control signal.
Возможно полет беспилотного летательного аппарата реализовать посредством компьютерного симулятора.Perhaps the flight of an unmanned aerial vehicle is realized through a computer simulator.
Поставленная задача решается также и тем, что устройство дистанционного управления высотой полета радиоуправляемой модели летательного аппарата, содержащее установленный на пульте управления передатчик сигналов управления положением органов регулирования высоты модели и расположенный на борту модели приемник сигналов передатчика, связанный выходом с приводом перемещения органов регулирования высоты, согласно изобретению, снабжено датчиком измерения высоты и микропроцессором, имеющим средство программного обеспечения, выполненное с возможностью анализа полученных от датчика высоты данных о фактической высоте полета, вычисления по этим данным текущего значения вертикальной составляющей скорости летательного аппарата и знака ее изменения, сравнения фактической высоты полета с заданным предельным нижним значением высоты полета и, если она меньше заданного значения, изменения сигнала управления обратно пропорционально изменению высоты полета и вертикальной составляющей скорости, если знак изменения скорости отрицательный, и обратно пропорционально только изменению высоты, если знак изменения скорости положительный.The problem is also solved by the fact that the remote control device for the flight altitude of the radio-controlled model of the aircraft, comprising a transmitter for controlling the position of the model’s height-adjusting bodies mounted on the control panel and a transmitter signal receiver located on board the model and connected to the output by the drive for moving the height-adjusting bodies, according to the invention is equipped with a height measuring sensor and a microprocessor having software means made with the possibility of analyzing data on the actual flight altitude received from the altitude sensor, calculating from this data the current value of the vertical component of the aircraft’s speed and the sign of its change, comparing the actual flight altitude with a given limit lower value of the flight altitude and, if it is less than the specified value, changing the control signal is inversely proportional to the change in flight altitude and the vertical component of the speed, if the sign of the change in speed is negative, and inversely proportional only from a change in height if the sign of a change in speed is positive.
Желательно, чтобы на пульте управления было предусмотрено средство изменения заданного значения предельного нижнего уровня высоты полета и заданного допустимого значения скорости снижения от этого уровня.It is desirable that the control panel was provided with a means of changing the set value of the limit lower level of flight altitude and the set allowable value of the speed of decline from this level.
В предпочтительном варианте выполнения микропроцессор расположен на пульте управления, а на летательном аппарате имеется передатчик для передачи данных о высоте полета с бортового датчика измерения высоты.In a preferred embodiment, the microprocessor is located on the control panel, and the aircraft has a transmitter for transmitting flight altitude data from the on-board height sensor.
Возможно, чтобы к выходу микропроцессора был подключен блок управления выпуском шасси и средства включения имеющегося на борту летательного аппарата взлетно-посадочного оборудования.It is possible that the landing gear control unit and the means for turning on the take-off and landing equipment on board the aircraft are connected to the microprocessor output.
Целесообразно в качестве датчика измерения высоты полета использовать ультразвуковой датчик высоты.It is advisable to use an ultrasonic altitude sensor as a sensor for measuring flight altitude.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:The invention is further explained in the description of specific options for its implementation and the accompanying drawings, in which:
фиг.1 изображает блок-схему устройства дистанционного управления высотой полета радиоуправляемой модели летательного аппарата, согласно изобретению;figure 1 depicts a block diagram of a device for remote control of the flight altitude of a radio-controlled model of an aircraft according to the invention;
фиг.2 - временную диаграмму работы устройства, представленного на фиг.1.figure 2 is a timing diagram of the operation of the device shown in figure 1.
Способ дистанционного управления высотой полета радиоуправляемой модели летательного аппарата, согласно изобретению, состоит в том, что исходя из аэродинамических характеристик конкретной модели и с учетом заданной траектории полета задают предельный нижний уровень высоты полета данной модели, в процессе полета осуществляют измерение фактической высоты полета и по результатам измерений вычисляют текущее значение и знак вертикальной составляющей скорости полета. Сравнивают измеренное значение высоты полета с заданным предельным нижним уровнем и, если оно оказывается меньше заданного предельного уровня, а знак изменения скорости отрицательный, осуществляют корректировку подаваемого оператором с пульта управляющего сигнала для компенсации отклонения высоты от заданного уровня посредством сигнала обратной связи по фактическому значению высоты и вычисленному текущему значению вертикальной составляющей скорости. Если знак изменения скорости положительный, то корректировку управляющего сигнала осуществляют посредством сигнала обратной связи только по фактическому значению высоты. Если же в результате сравнения окажется, что фактическое значения высоты превышает заданный нижний предельный уровень, то управляющий сигнал оставляют без изменений.A method for remote control of the flight altitude of a radio-controlled model of an aircraft, according to the invention, is that, based on the aerodynamic characteristics of a particular model and taking into account a given flight path, the maximum lower level of the flight altitude of this model is set, during the flight, the actual flight altitude is measured and according to the results Measurements calculate the current value and the sign of the vertical component of the flight speed. The measured value of the flight altitude is compared with a predetermined lower limit and, if it turns out to be less than the predetermined maximum level, and the sign of the speed change is negative, the control signal supplied by the operator from the remote control is adjusted to compensate for the altitude deviation from the specified level by means of a feedback signal based on the actual height value and calculated current value of the vertical component of the speed. If the sign of the change in speed is positive, then the adjustment of the control signal is carried out by means of a feedback signal only according to the actual height value. If, as a result of the comparison, it turns out that the actual height value exceeds a predetermined lower limit level, then the control signal is left unchanged.
В предпочтительном варианте выполнения способа дополнительно задают предварительный нижний уровень, превышающий предельный нижний уровень и, начиная с этого уровня, в интервале высот между ним и нижним предельным уровнем ограничивают вертикальную составляющую скорости установленным допустимым значением, при котором снижение от предельного нижнего уровня является для данной модели безопасным.In a preferred embodiment of the method, a preliminary lower level is set in excess of the maximum lower level, and, starting from this level, in the height interval between it and the lower limit level, the vertical velocity component is limited to a set acceptable value at which the decrease from the lower limit is for this model safe.
Устройство дистанционного управления высотой полета радиоуправляемой модели летательного аппарата, в соответствии с вышеописанным способом, представлено на фиг.1. Устройство включает в себя пульт 1 управления с передатчиком 2 импульсных управляющих радиосигналов, приемник 3, установленный на борту модели так, что он способен принимать сигналы передатчика 2, микропроцессор 4, ко входу 5 которого подключен приемник 3, а к выходу 6 подключен ультразвуковой датчик 7 высоты, подключенный своим выходом к информационному входу 8 микропроцессора 4. Выход 9 микропроцессора 4 связан со входом привода 10 перемещения органов регулирования высоты полета летательного аппарата. Кроме того, микропроцессор 4 имеет вход 11 запуска режима программирования с помощью ключа 12 и выход 13, к которому подключен светодиод 14, являющийся индикатором режимов работы устройства. Ультразвуковой датчик 7 высоты содержит пьезоизлучатель 15, микрофон 16 и усилитель 17 принятого сигнала.The device for remote control of the flight altitude of the radio-controlled model of the aircraft, in accordance with the above method, is presented in figure 1. The device includes a control panel 1 with a transmitter 2 of pulsed control radio signals, a receiver 3 mounted on board the model so that it is capable of receiving signals from a transmitter 2, a microprocessor 4, to the input 5 of which a receiver 3 is connected, and an ultrasonic sensor 7 is connected to the output 6 altitude, connected by its output to the information input 8 of the microprocessor 4. The output 9 of the microprocessor 4 is connected to the input of the drive 10 of the movement of regulating the flight altitude of the aircraft. In addition, the microprocessor 4 has an input 11 for starting the programming mode using the key 12 and an output 13 to which an LED 14 is connected, which is an indicator of the operating modes of the device. The ultrasonic height sensor 7 comprises a piezo emitter 15, a microphone 16 and a received signal amplifier 17.
Способ дистанционного управления высотой полета радиоуправляемой модели беспилотного летательного аппарата, согласно изобретению, станет понятным из описания работы устройства.The method of remote control of the flight altitude of a radio-controlled model of an unmanned aerial vehicle, according to the invention, will become clear from the description of the operation of the device.
Работа устройства описывается на примере управления полетом легкой радиоуправляемой модели самолета. Устройство не подменяет ручного управления, но осуществляет относительное отклонение руля высоты. Начиная с заданного значения высоты 10 метров (заданный предварительный нижний уровень), следит, чтобы скорость снижения не превышала 5 метров в секунду (установленное допустимое значение скорости снижения от нижнего предельного уровня); ниже высоты 2,5 метра происходит постепенное смещение позиции руля высоты с таким расчетом, чтобы нейтральное положение штурвала соответствовало полету на высоте не менее 2,5 метра (нижний предельный уровень). Посадка от предельного нижнего уровня осуществляется за счет снижения горизонтальной составляющей скорости полета модели, при этом увеличивается угол атаки и постепенно снижается скорость модели до посадочной (все значения высот устанавливаются в зависимости от конструкции модели самолета). Если в результате холмистого характера поверхности земли датчик 7 высоты зафиксирует внезапное и значительное увеличение высоты, то возвращение руля высоты в положение, соответствующее положению штурвала, происходит постепенно, а если оператор переводит рукоятку управления в нейтральное положение, то дальнейшее управление происходит в обычном режиме. Для того чтобы работа устройства не вызвала кабрирования при резком снижении, величина отклонения руля высоты уменьшается, как только высота полета начнет увеличиваться. Таким образом, модель плавно набирает требуемую высоту. Для предотвращения сваливания из-за значительной потери скорости горизонтального полета модели крылатого летательного аппарата возможно подключение датчика горизонтальной скорости, для устранения возможных опасных кренов летательного аппарата возможна установка на борт гироскопического или иного электронного устройства стабилизации.The operation of the device is described by the example of flight control of a light radio-controlled model of an airplane. The device does not replace manual control, but carries out a relative deviation of the elevator. Starting from a given height value of 10 meters (a predetermined preliminary lower level), it is ensured that the rate of decline does not exceed 5 meters per second (the set allowable value of the rate of decline from the lower limit level); below a height of 2.5 meters, the rudder is gradually shifted so that the neutral position of the helm corresponds to a flight at a height of at least 2.5 meters (lower limit level). Landing from the lower limit is carried out by reducing the horizontal component of the flight speed of the model, while increasing the angle of attack and gradually reducing the speed of the model to the landing (all altitude values are set depending on the design of the aircraft model). If, as a result of the hilly nature of the earth's surface, the height sensor 7 detects a sudden and significant increase in height, then the elevator will return to the position corresponding to the position of the helm, and if the operator puts the control handle in a neutral position, then further control will occur in normal mode. In order for the operation of the device not to cause cabling during a sharp decrease, the value of the deviation of the elevator decreases as soon as the flight altitude begins to increase. Thus, the model smoothly gains the required height. To prevent stalling due to a significant loss of horizontal flight speed of a model of a winged aircraft, it is possible to connect a horizontal speed sensor, to eliminate possible dangerous rolls of the aircraft, it is possible to install a gyroscopic or other electronic stabilization device on board.
Для начинающих пилотов большинство разбитых моделей приходится на взлеты и посадки, в то время как применение описываемого устройства обеспечивает правильный запуск модели с земли или с рук, а главное идеальную посадку как для моделей вертолета, так и планера, который сможет автоматически лечь на траву с минимальной скоростью даже если модель вышла из зоны контроля. Кроме того, даже опытному пилоту бывает сложно точно определить высоту полета модели над холмистым полем уже на расстоянии в 50 метров. Устройство дает возможность радиоуправляемой модели лететь и маневрировать над гладкой поверхностью на высоте в десятки сантиметров, что было бы невозможно в ином случае, так как при изменении скорости и траектории полета было бы необходимо синхронно и пропорционально управлять шаг/газом несущего винта вертолета или мгновенно реагировать на любой крен крылатого летательного аппарата.For novice pilots, the majority of crashed models fall on takeoffs and landings, while the use of the described device ensures the correct launch of the model from the ground or from the hands, and most importantly, an ideal landing for both helicopter models and the glider, which can automatically lie on the grass with a minimum speed even if the model has left the control zone. In addition, it is difficult for even an experienced pilot to accurately determine the flight altitude of a model above a hilly field already at a distance of 50 meters. The device makes it possible for the radio-controlled model to fly and maneuver over a smooth surface at a height of tens of centimeters, which would be impossible otherwise, since with a change in speed and flight path it would be necessary to synchronously and proportionally control the pitch / gas of the rotor of the helicopter or respond immediately to any roll of a winged aircraft.
В большинстве устройств дистанционного управления в качестве сигнала, определяющего положение органов регулирования высоты летательного аппарата, используют импульсный сигнал, повторяемый каждые 20 мс, при длительности импульса в пределах от 1 до 2 мс. В описываемом устройстве корректировка осуществляется путем изменения длительности управляющего сигнала. Если изменения длительности импульса не требуется (в режиме, когда фактическая высота полета превышает нижний предельный уровень), то сразу после окончания поступившего от приемника 3 управляющего импульса (позиция С на временной диаграмме фиг.2) на выходе 9 микропроцессора 4 генерируется импульс аналогичной длительности (позиция D на временной диаграмме). На следующем этапе происходит излучение ультразвукового сигнала в направлении земли (позиция А на временной диаграмме). Ультразвуковой сигнал исходит от пьезоизлучателя 15 ультразвукового датчика 7 и после отражения от поверхности земли улавливается резонансным микрофоном 16 этого же датчика. Задержка между моментом излучения и моментом приема отраженного сигнала определяет фактическую высоту полета. Затухание звукового сигнала в воздухе пропорционально квадрату пройденного расстояния, поэтому усилитель 17 полученного от микрофона 16 сигнала должен менять уровень усиления с минимального до максимально установленного в период ожидания, либо эту задачу решает встроенный в микропроцессор 4 компаратор или аналоговый вход. В данном варианте устройства период максимального ожидания отраженного сигнала (позиция В на временной диаграмме) является ограниченным и соответственно ограниченной является высота, которая может быть определена. Этот период, по существу, определяет заданный нижний предельный уровень высоты полета. Максимальная высота, которая может быть измерена, составляет в описываемом примере 2,5 метра и в пределах этой высоты прибор осуществляет изменение (корректировку) управляющего импульсного сигнала, поступающего на вход привода 10 перемещения органов регулирования высоты полета. В период, обозначенный на временной диаграмме позицией Е, в интервале между импульсами управляющего сигнала, осуществляется вычисление вертикальной составляющей скорости и знака ее изменения (путем сопоставления последних измеренных значений высоты), а также происходит сравнение фактической измеренной высоты с заданным значением. Если в результате сравнения фактической измеренной высоты с заданным нижним предельным уровнем полета фактическая измеренная высота оказывается меньше предельного заданного уровня и знак изменения скорости отрицательный, на соответствующий вход средства формирования управляющего сигнала, например, сумматора (на чертеже условно не показан) поступает сигнал обратной связи по фактическому значению высоты и текущему значению вертикальной составляющей скорости или только по фактическому значению высоты, если знак изменения скорости положительный. При этом соответственно изменяется длительность управляющего импульса D на выходе 9 микропроцессора 4. Если в результате сравнения фактическая измеренная высота превышает заданный предельный уровень (2,5 м), управляющий сигнал повторяется без изменений. В период, обозначенный на временной диаграмме буквой F, вычисляется длительность исходящего управляющего импульса D.In most remote control devices, a pulse signal repeated every 20 ms, with a pulse duration in the range from 1 to 2 ms, is used as a signal that determines the position of the aircraft height control. In the described device, the adjustment is carried out by changing the duration of the control signal. If a change in the pulse width is not required (in the mode when the actual flight altitude exceeds the lower limit level), then immediately after the end of the control pulse received from the receiver 3 (position C in the time diagram of FIG. 2), a pulse of the same duration is generated at the output 9 of the microprocessor 4 ( position D in the time chart). At the next stage, the ultrasonic signal is emitted in the direction of the earth (position A in the time diagram). The ultrasonic signal comes from the piezo emitter 15 of the ultrasonic sensor 7 and, after reflection from the surface of the earth, is picked up by a resonant microphone 16 of the same sensor. The delay between the moment of emission and the moment of reception of the reflected signal determines the actual flight altitude. The attenuation of the sound signal in the air is proportional to the square of the distance traveled, so the amplifier 17 of the signal received from the microphone 16 must change the gain level from the minimum to the maximum set during the standby period, or this task is solved by the comparator or analog input built into microprocessor 4. In this embodiment of the device, the period of maximum waiting for the reflected signal (position B in the time diagram) is limited and accordingly limited is the height that can be determined. This period essentially defines a predetermined lower limit level of flight altitude. The maximum height that can be measured is 2.5 meters in the described example, and within this height, the device changes (adjusts) the control pulse signal received at the input of the drive 10 for moving the flight altitude control. In the period indicated by the position E in the time diagram, in the interval between the pulses of the control signal, the vertical component of the speed and the sign of its change are calculated (by comparing the last measured height values), and the actual measured height is compared with the set value. If, as a result of comparing the actual measured altitude with a given lower limit flight level, the actual measured altitude is less than the maximum specified level and the sign of the speed change is negative, a feedback signal is sent to the corresponding input of the control signal generating means, for example, an adder (not shown conventionally), the actual value of the height and the current value of the vertical component of the speed or only the actual value of the height, if the sign of the change in speed false. In this case, the duration of the control pulse D at the output 9 of the microprocessor 4 changes accordingly. If, as a result of the comparison, the actual measured height exceeds a predetermined limit level (2.5 m), the control signal is repeated without changes. In the period indicated by the letter F in the time diagram, the duration of the outgoing control pulse D is calculated.
Перед запуском модели на земле устройство переводят в режим программирования, замыканием ключа 12. В этом режиме в память средства программного обеспечения микропроцессора 4 с пульта 2 управления заводят данные, определяющие нейтральную позицию, максимальные отклонения руля высоты в обоих направлениях, величину допустимого значения скорости снижения, величину предельного нижнего уровня высоты полета, значение предварительного нижнего уровня. Светодиод 14 отображает серией вспышек текущий режим при программировании, а в процессе эксплуатации периодичность вспышек отображает фактическую высоту полета.Before starting the model on the ground, the device is put into programming mode by closing the key 12. In this mode, data determining the neutral position, the maximum deviation of the elevator in both directions, the value of the permissible value of the descent rate, are entered into the memory of the software of the microprocessor 4 from the control panel 2 the value of the maximum lower level of flight altitude, the value of the preliminary lower level. LED 14 displays a series of flashes of the current mode during programming, and during operation, the frequency of flashes displays the actual flight altitude.
Таким образом, устройство автоматически обеспечивает следующие режимы полета модели:Thus, the device automatically provides the following flight modes of the model:
1) на высоте, превышающей нижний заданный предельный уровень (более 2,5 м), управляющий сигнал повторяется без изменения;1) at a height exceeding the lower specified limit level (more than 2.5 m), the control signal is repeated without change;
2) на высоте, меньшей заданного предельного нижнего уровня (менее 2,5 м), сигнал изменяется с расчетом увеличения высоты в случае снижения обратно пропорционально высоте и пропорционально скорости снижения;2) at a height less than the specified lower limit (less than 2.5 m), the signal changes with the calculation of the increase in height in the case of a decrease in inverse proportion to the height and in proportion to the rate of decline;
3) на высоте, меньшей заданного предельного нижнего уровня (менее 2,5 м), сигнал изменяется с расчетом увеличения высоты и обратно пропорционально только высоте, в случае набора высоты;3) at a height less than the specified lower limit (less than 2.5 m), the signal changes with the calculation of the increase in height and is inversely proportional only to the height, in case of climb;
4) в случае увеличения высоты до значений, превышающих нижний предельный уровень, управляющий сигнал, скорректированный за счет обратной связи, изменяется в сторону снижения высоты, но с ограничением скорости этого изменения, в интервале между предварительным нижним уровнем и предельным нижним уровнем вплоть до достижения соответствия между высотой и положением рукоятки пульта управления, если положение рукоятки пульта управления находится ниже нейтрального.4) in the case of increasing the height to values exceeding the lower limit level, the control signal, adjusted due to feedback, changes in the direction of decreasing height, but with a limitation of the rate of this change, in the interval between the preliminary lower level and the lower limit level until the correspondence is reached between the height and position of the control panel handle, if the control panel handle position is below neutral.
Устройство, согласно изобретению, является конструктивно достаточно простым и может быть установлено на различные авиамодели. На моделях крылатых летательных аппаратов устройство устанавливают в цепи управления рулем высоты. На моделях вертолетов устройство устанавливают в цепи управления коллективным шагом основного ротора, при этом для управления оборотами двигателя должен применяться гувернер. Вертолет с установленным устройством, согласно изобретению, выполняет безопасную посадку в режиме авторотации, а также может выполнять полеты на малой высоте в пилотажном режиме, когда обороты двигателя сохраняются постоянными благодаря гувернеру.The device according to the invention is structurally simple enough and can be installed on various aircraft models. On models of winged aircraft, the device is installed in the elevator control circuit. On helicopter models, the device is installed in the control circuit of the collective pitch of the main rotor, and a tutor must be used to control the engine speed. A helicopter with an installed device, according to the invention, performs a safe landing in autorotation mode, and can also fly at low altitude in aerobatic mode, when the engine speed is kept constant thanks to the tutor.
Вариант выполнения устройства, в котором с выхода микропроцессора поступает сигнал на выпуск шасси и запуск другого взлетно-посадочного оборудования (например, посадочных огней, закрылков и др.), позволяет осуществлять указанные операции автоматически в зависимости от режима полета. Фиксированные значения поступающих на выход сигналов для режимов полета у поверхности земли и на высоте задаются заранее с пульта, в режиме программирования устройства.An embodiment of the device in which a signal is received from the microprocessor output to release the landing gear and launch other takeoff and landing equipment (for example, landing lights, flaps, etc.), allows these operations to be performed automatically depending on the flight mode. The fixed values of the signals arriving at the output for flight modes at the surface of the earth and at altitude are set in advance from the remote control, in the programming mode of the device.
В том случае, когда управление моделью требует сложного микширования сигналов управления для нескольких исполнительных механизмов, наиболее удобным является вариант выполнения устройства, в котором на борту летательного аппарата установлен радиопередатчик данных о высоте, а пульт дистанционного управления оснащен приемником и микропроцессором и осуществляет микширование каналов с учетом сигнала отклонения, основанного на данных о высоте полета. Например, в некоторых моделях вертолетов рукоятка шаг/газа микшируется сразу на четыре канала управления исполнительными механизмами и способ микширования зависит от установленного режима полета.In the case when the control of the model requires complex mixing of control signals for several actuators, the most convenient option is to implement a device in which an altitude data transmitter is installed on board the aircraft, and the remote control is equipped with a receiver and microprocessor and mixes the channels taking into account deviation signal based on flight altitude data. For example, in some helicopter models, the step / gas knob is mixed directly onto four control channels of the actuators and the mixing method depends on the set flight mode.
В настоящее время обучение пилотированию радиоуправляемых моделей осуществляют на компьютерных симуляторах. Внесение функций описанного устройства в алгоритм компьютерного симулятора позволит не только оценить удобство и новые возможности в отношении полетов на низкой высоте, но и поможет определить оптимальные режимы работы устройства для выбранной модели.Currently, training in piloting radio-controlled models is carried out on computer simulators. The introduction of the functions of the described device into the algorithm of a computer simulator will not only allow us to evaluate the convenience and new features regarding flights at low altitude, but will also help determine the optimal operating modes of the device for the selected model.
Устройство дистанционного управления высотой полета, выполненное согласно настоящему изобретению, может быть использовано на моделях самых различных летательных средств. На моделях самолетов и планеров устройство осуществляет относительное отклонение руля высоты, на моделях вертолетов - управление двигателем и шагом винтов.The device for remote control of the flight altitude, made according to the present invention, can be used on models of a wide variety of aircraft. On models of airplanes and gliders, the device carries out a relative deviation of the elevator; on models of helicopters, it controls the engine and the pitch of the propellers.
Claims (8)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006141483/09A RU2319191C1 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method of remote control of flight altitude of radio-controlled aeroplane model and device for realization of this method |
| PCT/RU2007/000652 WO2008063101A2 (en) | 2006-11-24 | 2007-11-21 | Method for remotely controlling the flying altitude of a radio-controlled aircraft model and a device for carrying out said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006141483/09A RU2319191C1 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method of remote control of flight altitude of radio-controlled aeroplane model and device for realization of this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2319191C1 true RU2319191C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=39281060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006141483/09A RU2319191C1 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method of remote control of flight altitude of radio-controlled aeroplane model and device for realization of this method |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2319191C1 (en) |
| WO (1) | WO2008063101A2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568293C1 (en) * | 2014-07-10 | 2015-11-20 | Акционерное общество "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" (АО "МНИРТИ") | Method of measuring flight altitude of aircraft at low and ultralow altitudes during approach landing |
| WO2015179797A1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | Lily Robotics, Inc. | Unmanned aerial copter for photography and/or videography |
| RU2597047C2 (en) * | 2011-02-08 | 2016-09-10 | Еадс Дойчланд Гмбх | Unmanned aerial vehicle with built-in collision warning system |
| CN109956034A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 卡西欧计算机株式会社 | The control method and recording medium of flight instruments, flight instruments |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103585769B (en) * | 2012-08-15 | 2016-06-29 | 安凯(广州)微电子技术有限公司 | A kind of telecontrolled aircraft and corresponding investigating method |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU289027A1 (en) * | 1968-11-15 | 1985-02-28 | Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения | Method of automatic landing of aircraft |
| RU2062503C1 (en) * | 1993-07-06 | 1996-06-20 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Control systems of pilotless venicals motion |
| US6520824B1 (en) * | 1999-09-27 | 2003-02-18 | Toytronix | Balloon toy vehicle |
| US6694228B2 (en) * | 2002-05-09 | 2004-02-17 | Sikorsky Aircraft Corporation | Control system for remotely operated vehicles for operational payload employment |
| RU2279119C1 (en) * | 2005-02-04 | 2006-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Adaptive system for controlling flight height of an aircraft |
| RU51587U1 (en) * | 2005-10-11 | 2006-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | AUTOMATIC HEIGHT CONTROL SYSTEM OF UNMANNED AIRCRAFT |
-
2006
- 2006-11-24 RU RU2006141483/09A patent/RU2319191C1/en not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-11-21 WO PCT/RU2007/000652 patent/WO2008063101A2/en active Application Filing
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2597047C2 (en) * | 2011-02-08 | 2016-09-10 | Еадс Дойчланд Гмбх | Unmanned aerial vehicle with built-in collision warning system |
| WO2015179797A1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | Lily Robotics, Inc. | Unmanned aerial copter for photography and/or videography |
| CN106458318A (en) * | 2014-05-23 | 2017-02-22 | 莉莉机器人公司 | Unmanned aerial copter for photography and/or videography |
| US9612599B2 (en) | 2014-05-23 | 2017-04-04 | Lily Robotics, Inc. | Launching unmanned aerial copter from mid-air |
| RU2568293C1 (en) * | 2014-07-10 | 2015-11-20 | Акционерное общество "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" (АО "МНИРТИ") | Method of measuring flight altitude of aircraft at low and ultralow altitudes during approach landing |
| CN109956034A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 卡西欧计算机株式会社 | The control method and recording medium of flight instruments, flight instruments |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008063101A2 (en) | 2008-05-29 |
| WO2008063101A3 (en) | 2008-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20240096225A1 (en) | Deep stall aircraft landing | |
| US6584382B2 (en) | Intuitive vehicle and machine control | |
| CN110908405B (en) | Control method for concentric circle flight of fixed wing unmanned aerial vehicle | |
| RU2319191C1 (en) | Method of remote control of flight altitude of radio-controlled aeroplane model and device for realization of this method | |
| Stojcsics et al. | Fixed-wing small-size UAV navigation methods with HIL simulation for AERObot autopilot | |
| CN108688800B (en) | System and method for determining the position of a rotorcraft | |
| EP3121676B1 (en) | Air vehicle navigation system and method of flying an air vehicle | |
| JP2016164060A (en) | Method of automatically controlling descent phase of aircraft using aircraft avionics executing descent algorithm | |
| CN110196600A (en) | System and method for autonomic rotor aircraft tail portion impact protector | |
| CN108693886B (en) | Flight control system computer for rotorcraft and method of operating the same | |
| EP0229197B1 (en) | Aircraft flight command and windshear-display system | |
| Foster | Autonomous guidance algorithms for NASA learn-to-fly technology development | |
| Holleman | Summary of flight tests to determine the spin and controllability characteristics of a remotely piloted, large-scale (3/8) fighter airplane model | |
| JP2017191225A (en) | Steering training system | |
| RU2351000C2 (en) | Method and system of aircraft control apparatus | |
| US9283490B1 (en) | Device for stabilising a flying attitude of a remote-controlled fixed-wing aircraft | |
| Carnes | A low cost implementation of autonomous takeoff and landing for a fixed wing UAV | |
| Holleman | Initial Results from Flight Testing a Large, Remotely Piloted Airplane Model | |
| WO2007030028A1 (en) | Method and a set of means for piloting an aircraft | |
| Laiacker et al. | DLR High altitude balloon launched experimental glider (HABLEG): system design, control and flight data analysis | |
| RU2251663C1 (en) | Integrated flight-navigational complex of a flying vehicle | |
| RU2250486C2 (en) | Helicopter complex for control of remotely piloted flying vehicle | |
| Stuever et al. | Overview of the preparation and use of an OV-10 aircraft for wake vortex hazards flight experiments | |
| Breneman et al. | Flying qualities of a remotely piloted vehicle | |
| Griffith | Commercial rotorcraft automatic controls: the next generation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101125 |