CN105549610A - 一种无人机控制*** - Google Patents
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Abstract
一种无人机控制***属于电学技术领域,尤其涉及一种无人机控制***。本发明提供一种容错率高的一种无人机控制***。本发明包括电源模块、陀螺仪、加速度计、RC接收机、辅助模块、飞控计算机、电子调速器、无刷电机;其特征在于:电源模块与陀螺仪、加速度计、RC接收机、辅助模块的电源输入端相连;电源模块还与飞控计算机的电源输入端相连;飞控计算机与电子调速器相连,电子调速器与无刷电机相连。
Description
技术领域
本发明属于电学技术领域,尤其涉及一种无人机控制***。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。
无人机广泛应用,由于其无需人员驾驶,所以能执行更危险的任务,无人机技术广泛的应用在侦查搜索领域,美国将无人机技术作为主要发展方向,已经实现了无人机航母着陆,无人机技术必将成为下个领域技术竞争的又一个领域。
近年来,世界无人飞行器技术不断发展和完善,尤其在多旋翼飞行器领域取得了长足的进步。另一方面,随着电网规模的不断扩大,社会发展对输电线路安全运行的需求增大,若不及时对线路进行检测并实施有效维护,极可能导致重大电网安全事故。无人机在电力巡线方面的成功应用,极大提高了电力巡线的工作效率,有效地降低了电力巡线的人工费用。但是由于无人机电力巡检技术对飞行器的安全性和可靠性要求极高,一旦多旋翼飞行器在空中发生偶然性故障,如电机卡死堵转、旋翼翼面破损、遥控器信号丢失,往往会导致对电网的次生灾害,如撞上输电杆塔、缠住输电线路。因此,研究多旋翼飞行器的容错控制,提高其应对偶然性故障的能力则具有重要意义。
发明内容
本发明就是针对上述问题,提供一种容错率高的一种无人机控制***。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案,本发明包括电源模块、陀螺仪、加速度计、RC接收机、辅助模块、飞控计算机、电子调速器、无刷电机;其特征在于:电源模块与陀螺仪、加速度计、RC接收机、辅助模块的电源输入端相连;电源模块还与飞控计算机的电源输入端相连;飞控计算机与电子调速器相连,电子调速器与无刷电机相连。
作为另一种优选方案,所述的陀螺仪与加速度计相连。
本发明有益效果。
本发明依据电力巡线,结合近年来国内外对容错飞行控制的理论研究,提出一种六旋翼飞行器容错飞行控制的控制方法,可以依据飞行器电调的反馈信息,实时调节六旋翼飞行器各个执行机构,包括无刷电机、旋翼的输出,实现飞行器在故障下的容错飞行。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明原理框图。
具体实施方式
如图所示,本发明包括电源模块、陀螺仪、加速度计、RC接收机、辅助模块、飞控计算机、电子调速器、无刷电机;其特征在于:电源模块与陀螺仪、加速度计、RC接收机、辅助模块的电源输入端相连;电源模块还与飞控计算机的电源输入端相连;飞控计算机与电子调速器相连,电子调速器与无刷电机相连。
作为另一种优选方案,所述的陀螺仪与加速度计相连。
基本的六旋翼飞行器控制***包括:飞控计算机、惯性测量单元(IMU)、电子调速器(ESC)、RC接收机、电源模块以及其他辅助控制模块。惯性测量单元(IMU)包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪。加速度计能够测量出飞行器机体坐标系下三个轴上的加速度;陀螺仪能够测量出飞行器机体坐标系下绕着三个轴的角速度。IMU将飞行器的加速度信号与角速度信号发给飞控计算机进行处理。飞控计算机通过从IMU采集到的原始姿态信息,通过一定的滤波,运用四元数法或者DCM算法进行姿态解算,得到飞行器当前在惯性坐标系下的真实姿态信息。同时飞控计算机从RC接收机中解算出用户或者飞控地面站发出的控制指令,结合当前的真实姿态信息,产生对飞行器执行机构的控制信号。
电源模块为整个六旋翼飞行器控制***供电,产生两路不同的电压信号:一路信号为+5V,向飞控计算机、惯性测量单元、RC接收机供电,保证其正常工作;另一路信号为11V~6024V不等,具体电压由电子调速器和无刷电机的电气参数决定,直接驱动无刷电机工作。电子调速器(ESC)接收飞控计算机的控制信号,产生驱动飞行器执行机构(主要为无刷电机)的PWM信号,是直接控制无刷电机的电子模块。为了能够实现六旋翼飞行器容错飞行控制,对电子调速器进行了部分改进,使得其不仅能够向无刷电机输出控制信号,而且还能实时监测无刷电机的转速和运行状态,并且将这些状态信息返回给飞控计算机。飞控计算机依据相关状态信息调整各无刷电机的输出。其他辅助控制模块包括气压计、GPS等。气压计能够测量当前海拔高度,便于飞行器实现高度控制;GPS能够获得飞行器当前位置的经度、纬度和海拔高度,便于飞行器配合地面站实现航路点飞行。
为了实现飞控计算机与电子调速器之间的信息沟通,必须采用一主机多从机的通讯方式。AVRATmega系列单片机片内集成两线串行接口TWI模块,通过两根双向总线(包括一根时钟线SCL和一根数据线SDA),可以连接128个设备,具有简便、高效、快速的特点。故在飞控计算机与电子调速器之间采用TWI通信协议实现状态信息的交流。
Claims (2)
1.一种无人机控制***,包括电源模块、陀螺仪、加速度计、RC接收机、辅助模块、飞控计算机、电子调速器、无刷电机;其特征在于:电源模块与陀螺仪、加速度计、RC接收机、辅助模块的电源输入端相连;电源模块还与飞控计算机的电源输入端相连;飞控计算机与电子调速器相连,电子调速器与无刷电机相连。
2.根据权利要求1所述一种无人机控制***,其特征在于:所述的陀螺仪与加速度计相连。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |