[發明專利]一種太陽能續航的四旋翼飛行器及控制方法

有效

• 申請號: 201710262287.9
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107065927B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 任齊凱;余善恩;尹克;毛路;孟祥松;王旭;譚國雄;王永銘;黃培武;胡友鵬
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

本發明公開了一種太陽能續航的四旋翼飛行器及控制方法。本發明包括控制系統、超聲測距模塊、攝像頭模塊、MPU6050十軸傳感器模塊、太陽能模塊、智能充電模塊、飛行模塊、顯示模塊；控制系統包括串口通信電路、本發明的太陽能和智能充電模塊是利用太陽能轉化為電能，在通過充電電路給電池充電，使四旋翼飛行器能有足夠的電能進行工作，并實時將電流電壓的數據傳送給控制系統，并實時通過顯示模塊顯示在屏幕上，可以便捷的觀察；本發明控制簡潔、直觀，并能成功解決四旋翼飛行器時間不長的問題；解決了四旋翼飛行器續航能力差的問題，本發明的應用前景十分廣闊。

技術領域

本發明涉及自動控制領域，主要是一種基于太陽能續航的四旋翼飛行器。

背景技術

在科技迅猛發展的今天，四旋翼飛行器已經得到了極大的發展，也在普羅大眾的生活中越來越普及。四旋翼飛行器有著重量輕，尺寸小，速度快，能耗和成本低的優勢，隨著四旋翼飛行器研究的不斷深入，將來小型四旋翼飛行器技術將會走向成熟和實用，但是其短板和缺陷也日漸凸顯出來。

四旋翼飛行器一個非常明顯的制約條件和短板就是熟知的續航問題。如今市面上普及的四旋翼飛行器，大多數續航時間在十多分鐘到二十分鐘左右，在使用的過程中給使用者帶來了極大的不便。針對四軸續航的問題，我們提出了用太陽能給四旋翼飛行器續航的方案

該文介紹了一種太陽能續航四旋翼飛行器，在實踐之前我們進行了理論的分析。該飛行器不僅可以獨立自主進行飛行，而且通過自主研制的砷化鎵電路提高整個系統對太陽能轉化電能的效率。不僅如此，該飛行器對電池有很好的保護和節約作用，很好地利用了資源，并且有很好的安全保護。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種基于太陽能續航的四旋翼飛行器。

一種太陽能續航的四旋翼飛行器，包括主控制驅動模塊、超聲波定高模塊、太陽能充電模塊和電源控制驅動模塊；

所述的主控制驅動模塊包括串口通信電路、MCU控制電路和MPU6050檢測模塊；所述的超聲波定高模塊用于測量飛行器的飛行高度，并將高度數據信息傳送給主控制驅動模塊；所述的位置監控模塊包括攝像頭模塊和位置標定單元，攝像頭模塊將采集數據傳送給主控制驅動模塊；位置標定單元將采集數據傳送給主控制驅動模塊；太陽能充電模塊包括太陽能板和充電模塊，實時為電池充電；電源控制驅動模塊包括電量監測電路和電池切換電路，實時為主控制驅動模塊提供穩定的電壓和電流；

所述的主控制驅動模塊中MCU控制電路接收來自MPU6050檢測的角速度和角加速度信息，再通過串級PID算法運算出四個無刷電機所需要的不同的PWM波調節無刷電機的不同轉速，使得四軸飛行器能夠穩定的懸停在空中；

所述的超聲波定高模塊測量或設定不同的高度，同時將高度數據傳輸給主控制模塊，通過超聲波PID的姿態解算，使得四路電機控制輸出不同的PWM波，這樣四軸飛行器就可以穩定的飛行在我們想要的高度了；

所述的攝像頭模塊是自動識別地面的景物，然后經過解算把結果數據傳輸給主控制模塊，然后主控制模塊通過這些數據做出不同的動作；

所述的太陽能充電模塊是在四軸的上表面鋪設一層砷化鎵太陽能電池板，在白天太陽能板可以接收太陽能，轉化為電能再通過充電電路給四軸電池充電，延長電池的使用時間；

所述的MCU控制電路，包括第一芯片MCU，第一芯片MCU的型號為STM32F103VCT6；