[發明專利]基于DSP的多旋翼無人機驅動控制系統

在審

• 申請號: 201710145999.2
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106814743A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 張朋
• 申請（專利權）人: 合肥谷飛智能科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10;G01C21/16;G08C17/02
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明屬于無人機技術領域，涉及一種無人機驅動控制系統，具體是一種基于DSP的多旋翼無人機驅動控制系統。

背景技術

近幾十年來，隨著航空電子以及微機電系統技術的飛速發展，無人機的發展進入鼎盛時期。以美國為首的西方國家，掌握著先進的無人機技術。在科索沃戰爭、阿富汗戰爭、伊拉克戰爭中，美軍的無人機在戰場上發揮了巨大的作用，不論是偵察功能強大的“全球鷹”，還是裝備了“地獄火”地對空導彈的“捕食者”，高精度的機載傳感器系統，是無人機實現其功能的重要保障。

不同于固定翼無人機需要機翼相對于大氣運動產生的壓力差作為無人機的升力，旋翼無人機通過旋翼的旋轉來產生升力，這也使得旋翼無人機可以實現垂直起降、空中懸停、倒飛等固定翼無人機無法實現的功能。旋翼無人機的機動性比固定翼無人機強，適用于航拍、高壓電線巡檢等。

多旋翼無人機是無人機研究中的一個熱門，與單旋翼相比，它結構簡單，由多個帶旋翼的電機轉動提供升力，與單旋翼不同的是它的旋翼槳面的傾斜度是固定不變的，姿態和位置通過改變各個電機的轉速形成轉速差來控制。它機動性強，可以在室內相對狹小的空間飛行；效率高，一對電機順時針旋轉，另一對逆時針旋轉，由電機旋轉產生的旋轉力矩相互抵消，而不需像單旋翼一樣增加尾槳來抵消主槳的旋轉力矩。但這種無人機負載較小，因此對機載硬件的要求也更加嚴格。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于DSP的多旋翼無人機驅動控制系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

基于DSP的多旋翼無人機驅動控制系統，包括慣性導航集成模塊、聲納傳感器、ARM嵌入式控制器、DSP模塊、遙控信號接收模塊、手自動切換模塊、信號轉換模塊、無刷電機調速器以及電機轉速采樣模塊；

所述慣性導航集成模塊，用于采集多旋翼無人機的飛行姿態數據，通過RS-232接口輸出到ARM嵌入式控制器；

所述聲納傳感器，用于采集多旋翼無人機的飛行高度數據，通過I2C接口輸出到ARM嵌入式控制器；

所述ARM嵌入式控制器，通過WIFI無線連接地面站，將接收到的飛行姿態數據和飛行高度數據發送給地面站，并使用控制算法程序對數據進行計算，輸出轉速信號到無刷電機調速器；

所述遙控信號接收模塊，連接多旋翼無人機遙控器，接收遙控器發出的控制桿量信號，并輸出到信號轉換模塊；

所述手自動切換模塊，根據遙控信號接收模塊是否接收到遙控器信號，輸出切換信號到DSP模塊，完成手動控制與自動控制時電機轉速信號的選通；

所述信號轉換模塊，將遙控信號接收模塊輸出的控制桿量信號解算成轉速信號，并輸出到DSP模塊；

所述DSP模塊，與ARM嵌入式控制器通信，接收轉速信號；接收信號轉換模塊輸出的轉速信號；接收手自動切換模塊輸出的切換信號，根據切換信號，完成手動控制與自動控制時電機轉速信號的選通；輸出PWM波給無刷電機調速器，驅動無刷電機轉動；釆樣電機轉速采樣模塊輸出的電機轉速數據，完成電機轉速閉環控制；

所述無刷電機調速器，根據DSP模塊輸出的PWM波，控制無刷電機工作，實現多旋翼無人機的自主飛行控制；

所述電機轉速采樣模塊，實時采集各無刷電機的轉速數據，輸出到DSP模塊。

本發明的有益效果：本發明提供的多旋翼無人機驅動控制系統，通過慣性導航集成模塊和聲納傳感器采集無人機飛行姿態和高度位置數據，發送給ARM嵌入式控制器，計算輸出轉速信號到DSP模塊，DSP模塊根據手自動切換模塊輸出的切換信號，完成手動控制與自動控制時電機轉速信號的選通，輸出PMW波給無刷電機調速器驅動無刷電機轉動，實現了四旋翼無人機的自主飛行；如果DSP模塊選通的是手動控制信號，無人機處于手動飛行狀態，將遙控器輸出的控制桿量信號轉換成轉速信號，驅動無刷電機轉動，多旋翼無人機飛行數據還可以通過ARM控制器自帶的WiFi無線傳輸到地面站進行顯示與存儲，結構簡單，成本低，使用方便。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述。

圖1是本發明的系統示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。