[發明專利]小型無人直升機開發測試平臺

有效

• 申請號: 201310203932.1
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103279126A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 張永安;劉玉燾;程相卿
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G05B17/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.小型無人直升機開發測試平臺，其特征是：它包括上位機控制單元(1)和底層控制單元(12)；

所述上位機控制單元(1)包括PC機MATLAB/SIMULINK開發工具包(2)、一號無線通信模塊(10)和一號天線(11)；

所述PC機MATLAB/SIMULINK開發工具包(2)包括導航傳感器數據預處理模塊(3)、系統模型辨識模塊(4)、在線仿真測試模塊(5)、現場飛行監控模塊(6)、串口模塊(7)和CCS?link模塊(8)；

導航傳感器數據預處理模塊(3)用于對導航傳感系統的數據進行預處理，還用于將該預處理后的數據發送給系統模型辨識模塊(4)，還用于與串口模塊(7)進行數據交互；

系統模型辨識模塊(4)用于根據預處理數據對系統模型進行辨識；還用于將辨識結果發送給在線仿真測試模塊(5)；還用于與串口模塊(7)進行數據交互；

在線仿真測試模塊(5)用于對控制器模型和參數進行在線仿真測試，并將仿真測試結果發送給CCS?link模塊(8)；還用于與串口模塊(7)進行數據交互；

現場飛行監控模塊(6)用于根據在線仿真測試模塊(5)驗證過的控制器對無人直升機進行現場飛行監控，還用于與串口模塊(7)進行數據交互；

串口模塊(7)用于提供數據的交換接口；

CCS?link模塊(8)用于將Matlab/Simulink程序轉換成DSP程序，供底層控制器(15)下載；

一號無線通信模塊(10)用于通過一號天線(11)收發無線信號；還用于串口模塊(7)進行數據交互；

底層控制單元(12)包括底層控制器(15)、伺服驅動系統(16)、執行機構(17)和導航傳感系統(18)；

二號天線(13)的末端與無線通信模塊(14)的無線信號端口連接；所述底層控制器(15)的無線信號輸入或輸出端與無線通信模塊(14)的無線信號輸出或輸入端連接；所述底層控制器(15)通過SCI接口與伺服驅動系統(16)連接；所述伺服驅動系統(16)用于驅動執行機構工作；導航傳感器系統(18)的采集信號輸出端與底層控制器(15)的采集信號輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的小型無人直升機開發測試平臺，其特征在于導航傳感器數據預處理模塊(3)用于對導航傳感系統的數據進行預處理，所述預處理的內容包括：消除導航傳感系統的漂移以及無人直升機震動帶來的干擾，并進行解算；

具體為：首先底層控制器采集導航傳感器的數據，通過無線模塊上傳到導航傳感器數據預處理模塊，然后對這些數據進行測漂、定標、補償和Kalman濾波預處理，并解算出相應的位置和姿態信息。

3.根據權利要求2所述的小型無人直升機開發測試平臺，其特征在于系統模型辨識模塊(4)用于根據該預處理數據對系統模型進行辨識，具體過程為：系統辨識模塊(4)將控制輸入序列以無線的方式發送給底層控制器(15)，并采集導航傳感器的測量數據，然后根據導航傳感器數據預處理模塊(3)發送的預處理數據辨識出無人直升機的模型參數。

4.根據權利要求3所述的小型無人直升機開發測試平臺，其特征在于在線仿真測試模塊(5)用于對控制器模型和參數進行在線仿真測試，其過程為：利用系統辨識模塊(4)辨識出的無人直升機模型參數搭建控制器模型，并對控制器模型和參數進行數值仿真初步驗證；然后通過控制測試對控制參數的反復修正，直至達到預期的控制效果。

5.根據權利要求4所述的小型無人直升機開發測試平臺，其特征在于現場飛行監控模塊(6)用于根據在線仿真測試模塊(5)驗證過的控制器對無人直升機進行現場飛行監控，具體過程為：接收底層控制器(15)發送的無人直升機飛行狀態信息，并實時顯示；所述飛行狀態信息包括無人直升機的位置、姿態、速度和角速度。

6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的小型無人直升機開發測試平臺，其特征在于底層控制器(15)采用32位高性能DSP芯片實現。

7.根據權利要求6所述的小型無人直升機開發測試平臺，其特征在于底層控制單元(12)還包括鋰電池組(19)，所述電池組(19)用于給底層控制器(15)提供工作電源。