[發明專利]基于DSP的四旋翼無人飛行器自主懸?？刂葡到y及方法

有效

• 申請號: 201310272189.5
• 申請日: 2013-06-29
• 公開（公告）號: CN103365295A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 鮮斌;趙勃;黃國平
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于DSP的四旋翼無人飛行器自主懸停控制系統，包括有四旋翼機體（1）、分別設置在四個機翼上的四個螺旋槳（2）以及控制四個螺旋槳（2）旋轉的控制單元（3），其特征在于，所述的控制單元（3）包括有：主控制單元（31）、地面計算機（32）、接收遙控器（33）信號的接收機（34）、信號轉換模塊（35）、手動/自動切換芯片（36）以及用于驅動四個螺旋槳（2）上的直流無刷電機工作的驅動單元（37），所述的主控制單元（31）通過無線網絡連接地面計算機（32），所述的接收機（34）與信號轉換模塊（35）和手動/自動切換芯片（36）依次連接，將接收到的遙控器（33）所發出的信號通過信號轉換模塊（35）送入手動/自動切換芯片（36），用于控制驅動單元（37）驅動四個螺旋槳（2）上的直流無刷電機工作，所述的接收機（34）還通過主控制單元（31）連接手動/自動切換芯片（36），將接收到的信號通過主控制單元（31）送入手動/自動切換芯片（36），用于控制驅動單元（37）驅動四個螺旋槳（2）上的直流無刷電機工作。

2.根據權利要求1所述的基于DSP的四旋翼無人飛行器自主懸?？刂葡到y，其特征在于，所述的驅動單元（37）包括有四個電子調速器（371），所述的四個電子調速器（371）的輸入端分別連接手動/自動切換芯片（36）的輸出端，所述四個電子調速器（371）的輸出端分別對應連接四個螺旋槳（2）上的直流無刷電機。

3.根據權利要求1所述的基于DSP的四旋翼無人飛行器自主懸停控制系統，其特征在于，所述的主控制單元（31）包括有機載主控制器（311），所述的機載主控制器（311）分別連接上位機（312）、機載傳感器（313）和無線數傳模塊（314），所述的上位機（312）還連接聲納傳感器（315），其中，所述的機載主控制器（311）分別連接接收機（34）和手動/自動切換芯片（36）用于控制驅動單元（37）驅動四個螺旋槳（2）上的直流無刷電機工作，所述的機載主控制器（311）通過無線數傳模塊（314）和無線連網絡接地面計算機（32），所述的上位機（312）通過無線連網絡接地面計算機（32）。

4.一種權利要求1～3任一項所述的基于DSP的四旋翼無人飛行器自主懸停控制系統的控制方法，其特征在于，包括：對聲納數據進行卡爾曼濾波處理獲得準確的高度數據和驅動器控制，其中，驅動器控制包括如下步驟：

1）系統初始化操作；

2）在系統完成初始化后，各接口開始與外部設備進行通信，其中，串口SCIB與機載傳感器MTi-G連接，讀取和驗證MTi-G發送過來的姿態位置信息；串口SCIC與無線數傳模塊連接，通過無線數傳模塊的傳輸功能與地面站進行數據通信；SPI接口與ARM模塊進行通信，獲得由ARM模塊讀取并經過濾波算法處理的聲納數據，并將無人機全部的實時飛行數據快速地發送至ARM模塊；

3）根據各個傳感器的數據和飛行軌跡規劃指令，對程序中定義的實際飛行位置姿態變量和期望飛行位置姿態變量進行初始化；

4）進入飛行控制算法部分，使用經典PID算法，結合步驟2）讀取到的數據，計算得到四個直流無刷電機的轉速值，直接控制輸入量；

5）DSP的PWM模塊將電機轉速值解算生成具有一定脈寬的PWM信號，輸出至高速電子調速器，驅動電機轉動產生相應的轉速，使得四旋翼無人飛行器完成自主懸?？刂?。