双旋翼平衡式实验教学演示装置

　　这套双旋翼平衡装置主要面向高校自动化、机电一体化专业的控制算法验证场景，可作为pid参数整定、旋翼动力特性测试的实操载体，也能用于小型飞行器姿态控制原理的具象化演示，替代部分高成本的实飞测试环节，降低算法调试阶段的坠机损耗风险。整套装置的核心支撑结构采用立式台架加横向悬臂的布局，底部支撑座做了加宽的十字形支脚设计，安装时可通过支脚上的预留孔位直接固定在实验台面上，避免旋翼高速运转时产生的共振带动整体结构移位，台架主体采用带减重槽的立式立柱结构，在保证整体支撑刚度的前提下，尽可能降低自身重量，同时立柱侧面预留了多组安装孔位，可根据测试需求调整悬臂的安装高度，适配不同尺寸旋翼的测试边界。横向悬臂采用标准铝型材作为主体基材，

　　型材槽道可直接兼容各类紧固件的快速安装，两端的旋翼动力组件直接固定在悬臂端部的安装座上，安装座与型材之间设置了角度微调结构，可小范围调整旋翼的倾转角度，模拟不同姿态下的动力输出特性，旋翼采用三叶式快拆结构，更换不同桨距、不同直径的桨叶时无需拆解整个动力座，仅需松开桨夹的锁紧螺丝即可完成替换，可快速完成不同动力配置下的平衡特性对比测试。整套装置的平衡控制逻辑依托两端旋翼的转速差实现，当悬臂出现倾斜趋势时，端部的角度检测模块会实时采集偏移量，传输至控制单元后通过pid算法动态调整两端电机的输出功率，利用旋翼产生的升力差将悬臂拉回水平平衡位置，整套结构的转动副设置在悬臂与立柱的连接位置，转动副采用高精度深沟球轴承作为支撑，

　　尽可能降低转动阻尼对控制精度的影响，同时转动副处预留了走线槽，两端电机的供电线、信号线可通过槽道直接引入立柱内部的控制仓，避免旋翼转动时缠绕线路。从安装边界来看，整套装置的横向总长度控制在一米范围内，立式台架的总高度约为四百毫米，底部支撑座的最大宽度不超过三百毫米，常规的学生实验台即可满足安装需求，悬臂两端的旋翼旋转时的最大扫掠直径控制在两百毫米以内，运转时不会超出实验台的边缘范围，配合台架的固定结构可保证测试过程的安全性。设计过程中特意将动力组件的安装位置做了下沉处理，让旋翼的旋转平面略高于悬臂上表面，避免桨叶转动时与铝型材本体产生干涉，同时悬臂的重心位置与转动副的旋转中心做了同轴校准，尽可能降低结构自重对平衡控制的干扰，让测试数据能够更直观地反映控制算法的实际调节效果，两端的电机座还预留了传感器安装位，可根据测试需求加装拉力传感器、转速传感器，实时采集单组旋翼的实际输出参数，为动力匹配、算法优化提供量化的数据支撑。