[實用新型]微小型無人直升機多模態自主飛行的控制系統

有效

• 申請號: 201520046701.9
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN204440169U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 賈森;龔華軍;王新華;吳賽飛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本實用新型涉及微小型無人直升機的自主飛行控制技術領域，尤其涉及一種微小型無人直升機多模態自主飛行的控制系統。

背景技術

微小型無人直升機，一般是載重在10kg以下直升機，其具有機動靈活、安全可靠等特點。相比于其它無人機，小型無人直升機具有造價低，體積小，重量輕，飛行相對靈活，具有垂直起降、空中懸停、協調轉彎、向前和向后飛行等多種飛行模態。而且它對起飛場地和使用環境的要求低，更易于適應復雜多變的環境，在軍事和民用領域均具有廣闊的應用前景，如偵察監視、搜索救援、目標跟蹤、電力檢修、航拍成像等。

然而，微小型無人直升機是一個非常復雜的高階控制對象，它具有高度非線性和復雜的動力學特性，縱橫向軸間耦合強，開環不穩定，這些都給微小型無人直升機的控制帶來了不小的難度。直升機動特性的不穩定，導致其對控制系統的依賴程度比其它飛行器大得多，因此，計算機飛行控制系統已經成為微小型無人直升機自主飛行不可或缺的重要組成部分

目前，微小型無人直升機基本都是通過專業的操縱人員通過無線遙控以及機載電子控制系統來控制，從而完成飛行任務。這對操縱人員的技術要求較高，而且只能在有限的距離內飛行，大大限制了微小型無人直升機的應用范圍。

因此，解決上述問題就顯得很重要。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及的問題，提供一種微小型無人直升機多模態自主飛行的控制系統。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

微小型無人直升機多模態自主飛行的控制系統，包含機載部分和地面站控制部分；

所述的地面站控制部分包含地面監控站、地面無線數傳和遙控器，所述地面監控站和地面無線數傳電氣相連；

所述機載部分包含飛行控制模塊、傳感器模塊、機載無線數傳、遙控接收機和執行機構；

所述傳感器模塊包括氣壓傳感器、超聲波測高傳感器、速度傳感器、航姿傳感器和GPS；

所述飛行控制模塊分別和氣壓傳感器、超聲波測高傳感器、速度傳感器、航姿傳感器、GPS、機載無線數傳、遙控接收機、執行機構電氣相連，用于接收的遙控信號或地面控制信號，并經過計算后輸出控制信號控制執行機構工作；

所述遙控接收機用于在無線遙控模式時接收遙控器的遙控信號并將其傳遞給飛行控制模塊；

所述機載無線數傳和地面無線數傳基于無線通信。

作為本實用新型微小型無人直升機多模態自主飛行的控制系統進一步的優化方案，所述飛行控制模塊采用DSP模塊。

作為本實用新型微小型無人直升機多模態自主飛行的控制系統進一步的優化方案，所述DSP模塊采用DSP芯片TMS320F28335。

作為本實用新型微小型無人直升機多模態自主飛行的控制系統進一步的優化方案，所述執行機構包含一個電機和四個舵機，所述電機用于控制旋翼轉速，所述四個舵機分別用于控制總距、尾槳槳距、橫向周期變距、縱向周期變距。

本實用新型采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

1.采用DSP28335芯片作為飛控計算機，所有的控制過程均通過這個控制芯片完成，其運行速度快且能運算浮點數，提高了系統的工作效率和準確性，而且該電路體積小、重量輕，便于安裝，成本低廉，實用性強；

2.能夠進行多模態自主飛行模式，實現自穩、定高懸停、姿態保持等飛行模態，不需要人為干預；

3.可采用遙控控制、自動控制結合的控制方式，使得在自動控制出現故障時，采用手動控制，避免了直升機的不可控狀態。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的控制結構示意圖；

圖3為本實用新型飛行控制的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明：

如圖1所示，本實用新型公開了一種微小型無人直升機多模態自主飛行的控制系統，包含機載部分和地面站控制部分；

所述的地面站控制部分包含地面站、地面無線數傳和無線遙控器，所述地面站和地面無線數傳電氣相連；

所述機載部分包含飛行控制模塊、傳感器模塊、機載無線數傳、遙控接收機和執行機構；

所述傳感器模塊包括氣壓傳感器、超聲波測高傳感器、速度傳感器、航姿傳感器和GPS；