一种无人机风光互补发电系统与其运行方案设计*,本文是发电系统类研究生毕业论文范文与风光互补和运行方案设计和无人机类论文如何写.
发电系统论文参考文献：
杨少沛,刘建中
（黄河交通学院,河南 焦作 454950）
摘 要：针对目前无人机因电源电量有限而导致续航能力较低的问题,阐述了无人机风光互补发电系统的整体方案设计与具体实施方式,设计了12 V电源适配器,编写了该无人机风光互补发电系统中AT89s51单片机设计的程序代码,增加无人机的续航能力,大大提高了系统功能,尽可能地减少了无人机的体积和自重,增强了无人机的灵活性,满足了无人机对电源控制的基本需要,在无人机领域有很大的应用前景.
关键词：新能源技术；电源技术；无人机技术；单片机控制
中图分类号：V272；V242.2文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.05.082
无人机的应用越来越普遍,在社会的各个行业都能见到无人机的存在,但是飞行时间和飞行距离过短始终制约着无人机的发展,新型无人机的研制已经迫在眉睫.无人机的传统动力来源方式是无人机自身承载的蓄电池,在蓄电池电量耗完之前必须终止无人机的飞行任务,保证无人机在监控范围内起降,这制约了无人机的续航时间和飞行效率.携带过多的蓄电池就会增加整机的自重,导致无人机飞行效率降低.
因此,设计一种结构简单、操作方便、工作和运行效率高、节能环保、方法简便快捷的无人机,用于克服现有技术中的诸多缺陷,具有广泛的市场前景.
1整体方案设计与具体实施方式
针对无人机风光互补发电系统,笔者设计了整体方案,并阐述了具体实施方式.图1为无人机风光互补发电系统的整体结构示意图；图2为四旋翼的使用状态结构示意图；第83页图3为滑翔机的使用状态结构示意图.
图1～图3中的一种无人机风光互补发电系统,
包括安装在无人机上的蓄电池组,蓄电池组通过导
线与电源适配器相连接,电源适配器通过导线分别与太阳能电池板和风力发电装置相连接.太阳能电池板是通过光电或者光热电转换实现发电的,至少为一块,每块太阳能电池板的规格均为12 V,如果单个太阳能电池板不够用,可以采用串联或并联的方法.风力发电装置是通过风车叶片带动发电机实现发电的,至少为一个,每个风力发电装置的规格均为12 V.蓄电池组是由3S智能锂电池制成的,可以通过电源适配器把12 V降为可充电电压进行充电.太阳能电池板安装在无人机朝向上部的采光位置.风力发电装置安装在无人机机架上部或者动力机翼下部.
该无人机风光互补发电系统的运行方法如下：在无人机机架或者机壳或者动力机翼或者水平尾翼的上部安装太阳能电池板,在无人机机架上部或者动力机翼下部安装风力发电装置,经过电源适配器把太阳能电池板和风力发电装置发出的电能回馈到蓄电池组,增加无人机的续航能力[1-2].
图2为四轴飞行器无人机.四轴飞行器的整体框架不变,在机架和机壳向上部分的采光位置增加太阳能电池板,在螺旋桨的对应部分（一般螺旋桨在上方,可将发电机装于下方）或机架的中心部分增加风力发电装置,同时经过电源适配器把发出的电能回馈到蓄电池组,增加无人机的续航能力.
图3为滑翔式无人机.在滑翔机的基础上,把滑翔机的主翼和水平尾翼的向上部分安装太阳能电池板,在滑翔机的动力部分主翼的底部增加风力发电装置,同时经过电源适配器把发出的电能回馈到蓄电池组,增加无人机的续航能力.
无人机的机架很大程度上决定了这部无人机好不好用.该设计在不改变机架的前提下,把风光互补系统加入到机架的不同位置,实现了最完整和合理的飞行器设计,并实现了电能的补给.该设计配合无人机的飞控系统、动力系统、电调系统、螺旋桨、相机云台、飞机平台系统、信息采集系统和地面控制系统,在不过多增加自重的前提下,为无人机提供电力补给,并实现元件之间的配合,保证无人机运行稳定.
212 V电源适配器设计
由于无人机上电源都有专用的充电器,比如常用的平衡充电盒参数为：输入直流15 V/800 mA,输出直流11.1 V/800 mA,因此只需要把风光互补发电增加一个12 V电源适配器即可,为了尽可能减轻自重,可选用简易的适配器[3].图4为主电路设计原理图；第84页图5为控制电路设计原理图.
通过电压比较器测得发电电压在12 V以上,再通过采样电路在单片机的P1.0引脚采集到高电平,说明发电电压达到充电要求,可以充电.由单片机的P2.0引脚输出低电平,充电控制电路的继电器控制线圈通电,主电路接通,同时由P2.3驱动的发光二极管点亮,表示充电电路正在充电.
通过电压比较器测得发电电压在12 V以下,再通过采样电路在单片机的P1.0引脚采集到低电平,说明发电电压没有达到充电要求,不能充电.由单片机的P2.0引脚输出高电平,充电控制电路的继电器控制线圈失电,主电路断开,同时由P2.3驱动的发光二极管熄灭（或不显示）,表示充电电路不工作.
通过电压比较器测得电池电压在13 V左右,再通过采样电路在单片机的P1.1引脚采集到低电平,说明电池电压已经充满,不能再继续充电.由单片机的P2.0引脚输出高电平,充电控制电路的继电器控制线圈失电,主电路断开,同时由P2.3驱动的发光二极管熄灭（或不显示）,表示充电电路不工作.为了和常规充电器相匹配,在主控电路中引入常规充电部分,可以直接用市电进行充电.
3程序设计
为该无人机风光互补发电系统中AT89s51单片机设计的程序代码,其主体部分如下[4-5].
#include "reg52.h"
SbitP1_0等于 P1^0；
SbitP1_1等于 P1^1；
SbitP2_0等于 P2^0；
SbitP2_3等于 P2^3；
Voidmain（）
{
While（1）
{
If（P1_0等于等于1）
{
P2_0等于0；
P2_3等于1；
}
Else
{
P2_0等于1；
P2_3等于0；
}
}
}
4结束语
综上所述,用AT89s51单片机作为主控系统的无人机风光互补发电系统及其运行方案设计,使系统功能大大提高,为将来的常规220 V充电留下发展空间,同时尽可能地减少无人机的体积和自重,增强无人机的灵活性,满足了无人机对电源控制的基本需要,在无人机领域会有很大的应用前景.
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