一種無人機控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。從技術(shù)角度定義可以分為:無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機這幾大類。
[0003]無人機廣泛應(yīng)用，由于其無需人員駕駛，所以能執(zhí)行更危險的任務(wù)，無人機技術(shù)廣泛的應(yīng)用在偵查搜索領(lǐng)域，美國將無人機技術(shù)作為主要發(fā)展方向，已經(jīng)實現(xiàn)了無人機航母著陸，無人機技術(shù)必將成為下個領(lǐng)域技術(shù)競爭的又一個領(lǐng)域。
[0004]近年來，世界無人飛行器技術(shù)不斷發(fā)展和完善，尤其在多旋翼飛行器領(lǐng)域取得了長足的進步。另一方面，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，社會發(fā)展對輸電線路安全運行的需求增大，若不及時對線路進行檢測并實施有效維護，極可能導(dǎo)致重大電網(wǎng)安全事故。無人機在電力巡線方面的成功應(yīng)用，極大提高了電力巡線的工作效率，有效地降低了電力巡線的人工費用。但是由于無人機電力巡檢技術(shù)對飛行器的安全性和可靠性要求極高，一旦多旋翼飛行器在空中發(fā)生偶然性故障，如電機卡死堵轉(zhuǎn)、旋翼翼面破損、遙控器信號丟失，往往會導(dǎo)致對電網(wǎng)的次生災(zāi)害，如撞上輸電桿塔、纏住輸電線路。因此，研究多旋翼飛行器的容錯控制，提高其應(yīng)對偶然性故障的能力則具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種容錯率高的一種無人機控制系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括電源模塊、陀螺儀、加速度計、RC接收機、輔助模塊、飛控計算機、電子調(diào)速器、無刷電機；其特征在于:電源模塊與陀螺儀、加速度計、RC接收機、輔助模塊的電源輸入端相連；電源模塊還與飛控計算機的電源輸入端相連；飛控計算機與電子調(diào)速器相連，電子調(diào)速器與無刷電機相連。
[0007]作為另一種優(yōu)選方案，所述的陀螺儀與加速度計相連。
[0008]本發(fā)明有益效果。
[0009]本發(fā)明依據(jù)電力巡線，結(jié)合近年來國內(nèi)外對容錯飛行控制的理論研究，提出一種六旋翼飛行器容錯飛行控制的控制方法，可以依據(jù)飛行器電調(diào)的反饋信息，實時調(diào)節(jié)六旋翼飛行器各個執(zhí)行機構(gòu)，包括無刷電機、旋翼的輸出，實現(xiàn)飛行器在故障下的容錯飛行。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明保護范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。
[0011]圖1是本發(fā)明原理框圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖所示，本發(fā)明包括電源模塊、陀螺儀、加速度計、RC接收機、輔助模塊、飛控計算機、電子調(diào)速器、無刷電機；其特征在于:電源模塊與陀螺儀、加速度計、RC接收機、輔助模塊的電源輸入端相連；電源模塊還與飛控計算機的電源輸入端相連；飛控計算機與電子調(diào)速器相連，電子調(diào)速器與無刷電機相連。
[0013]作為另一種優(yōu)選方案，所述的陀螺儀與加速度計相連。
[0014]基本的六旋翼飛行器控制系統(tǒng)包括:飛控計算機、慣性測量單元(頂10、電子調(diào)速器(ESC)、RC接收機、電源模塊以及其他輔助控制模塊。慣性測量單元aMU)包括三個單軸的加速度計和三個單軸的陀螺儀。加速度計能夠測量出飛行器機體坐標系下三個軸上的加速度；陀螺儀能夠測量出飛行器機體坐標系下繞著三個軸的角速度。MU將飛行器的加速度信號與角速度信號發(fā)給飛控計算機進行處理。飛控計算機通過從IMU采集到的原始姿態(tài)信息，通過一定的濾波，運用四元數(shù)法或者DCM算法進行姿態(tài)解算，得到飛行器當前在慣性坐標系下的真實姿態(tài)信息。同時飛控計算機從RC接收機中解算出用戶或者飛控地面站發(fā)出的控制指令，結(jié)合當前的真實姿態(tài)信息，產(chǎn)生對飛行器執(zhí)行機構(gòu)的控制信號。
[0015]電源模塊為整個六旋翼飛行器控制系統(tǒng)供電，產(chǎn)生兩路不同的電壓信號:一路信號為+5V，向飛控計算機、慣性測量單元、RC接收機供電，保證其正常工作；另一路信號為IlV?6024V不等，具體電壓由電子調(diào)速器和無刷電機的電氣參數(shù)決定，直接驅(qū)動無刷電機工作。電子調(diào)速器(ESC)接收飛控計算機的控制信號，產(chǎn)生驅(qū)動飛行器執(zhí)行機構(gòu)(主要為無刷電機)的PWM信號，是直接控制無刷電機的電子模塊。為了能夠?qū)崿F(xiàn)六旋翼飛行器容錯飛行控制，對電子調(diào)速器進行了部分改進，使得其不僅能夠向無刷電機輸出控制信號，而且還能實時監(jiān)測無刷電機的轉(zhuǎn)速和運行狀態(tài)，并且將這些狀態(tài)信息返回給飛控計算機。飛控計算機依據(jù)相關(guān)狀態(tài)信息調(diào)整各無刷電機的輸出。其他輔助控制模塊包括氣壓計、GPS等。氣壓計能夠測量當前海拔高度，便于飛行器實現(xiàn)高度控制；GPS能夠獲得飛行器當前位置的經(jīng)度、緯度和海拔高度，便于飛行器配合地面站實現(xiàn)航路點飛行。
[0016]為了實現(xiàn)飛控計算機與電子調(diào)速器之間的信息溝通，必須采用一主機多從機的通訊方式。AVRATmega系列單片機片內(nèi)集成兩線串行接口 TWI模塊，通過兩根雙向總線(包括一根時鐘線SCL和一根數(shù)據(jù)線SDA)，可以連接128個設(shè)備，具有簡便、高效、快速的特點。故在飛控計算機與電子調(diào)速器之間采用TWI通信協(xié)議實現(xiàn)狀態(tài)信息的交流。
【主權(quán)項】
1.一種無人機控制系統(tǒng)，包括電源模塊、陀螺儀、加速度計、RC接收機、輔助模塊、飛控計算機、電子調(diào)速器、無刷電機；其特征在于:電源模塊與陀螺儀、加速度計、RC接收機、輔助模塊的電源輸入端相連；電源模塊還與飛控計算機的電源輸入端相連；飛控計算機與電子調(diào)速器相連，電子調(diào)速器與無刷電機相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的陀螺儀與加速度計相連。
【專利摘要】一種無人機控制系統(tǒng)屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種容錯率高的一種無人機控制系統(tǒng)。本發(fā)明包括電源模塊、陀螺儀、加速度計、RC接收機、輔助模塊、飛控計算機、電子調(diào)速器、無刷電機；其特征在于：電源模塊與陀螺儀、加速度計、RC接收機、輔助模塊的電源輸入端相連；電源模塊還與飛控計算機的電源輸入端相連；飛控計算機與電子調(diào)速器相連，電子調(diào)速器與無刷電機相連。
【IPC分類】G05D1/10
【公開號】CN105549610
【申請?zhí)枴緾N201410596191
【發(fā)明人】張學(xué)一
【申請人】張學(xué)一
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2014年10月30日