[發(fā)明專(zhuān)利]一種高原無(wú)人機(jī)飛控電調(diào)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011366877.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112398376A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建;吳寶;陳德吉;祝崇年;韓鐘瑤;雷世峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)青海省電力公司黃化供電公司;國(guó)網(wǎng)青海省電力公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P6/15
• 分類(lèi)號(hào): H02P6/15;H02P6/08;H02H7/085;H02H7/18;B64D27/24;B64D31/00
• 代理公司: 西寧工道知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 63102
• 代理人: 王閃閃

一種高原無(wú)人機(jī)飛控電調(diào)系統(tǒng)，涉及無(wú)人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，包括硬件配置和程序部分，硬件配置采用以ATMEGA8A?AU單片機(jī)為核心的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，還包括設(shè)置在A(yíng)TMEGA8A?AU單片機(jī)外圍的電源、電池電壓監(jiān)測(cè)電路、ISP編程接口、反電勢(shì)監(jiān)測(cè)輸入電路、電機(jī)電流監(jiān)測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用全橋驅(qū)動(dòng)電路，使用全N溝道的MOS管控制。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明適應(yīng)無(wú)人機(jī)在稀薄空氣條件下的飛行，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)脈沖時(shí)間和PWM占空比的優(yōu)化調(diào)整，讓無(wú)人機(jī)更加適合在高原地區(qū)飛行。發(fā)揮電機(jī)的最大工作效率，使無(wú)人機(jī)在高原地區(qū)動(dòng)力更為充沛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種高原無(wú)人機(jī)飛控電調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要以平原地區(qū)為應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)設(shè)計(jì)的，當(dāng)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景在高原時(shí)，此類(lèi)無(wú)人機(jī)便無(wú)法飛行。高原地區(qū)環(huán)境惡劣、空氣稀薄，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)的進(jìn)氣量很小，使無(wú)人機(jī)推力產(chǎn)生困難，動(dòng)力變?nèi)蹼y以驅(qū)動(dòng)螺旋槳。因此，高海拔地區(qū)無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)性能不佳，升力變小，無(wú)人機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

為解決高海拔地區(qū)無(wú)人機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種高原無(wú)人機(jī)專(zhuān)用的飛控電調(diào)系統(tǒng)，提高無(wú)人機(jī)在高原地區(qū)的飛行效率和保障無(wú)人機(jī)在高原的正常運(yùn)行。

本發(fā)明提供一種高原無(wú)人機(jī)飛控電調(diào)系統(tǒng)，包括硬件配置和程序部分，硬件配置采用以ATMEGA8A-AU單片機(jī)為核心的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，還包括設(shè)置在A(yíng)TMEGA8A-AU單片機(jī)外圍的電源、電池電壓監(jiān)測(cè)電路、ISP編程接口、反電勢(shì)監(jiān)測(cè)輸入電路、電機(jī)電流監(jiān)測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用全橋驅(qū)動(dòng)電路，使用全N溝道的MOS管控制。

將電機(jī)調(diào)速控制信號(hào)的周期調(diào)整在900μs～1500μs之間；程序使用ATMEGA8A-AU內(nèi)部定時(shí)器作為檢測(cè)調(diào)速信號(hào)的基準(zhǔn)時(shí)鐘；當(dāng)ATMEGA8A-AU工作在16MHz，定時(shí)器工作在8分頻的模式下時(shí)，定時(shí)器的時(shí)間精度為 0.4-0.5μs。

所述的程序部分，電機(jī)的換相控制在程序主程序中完成，其控制流程為：程序以三相六狀態(tài)循環(huán)的方式工作，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)狀態(tài)的控制階段時(shí)，程序首先根據(jù)上一次換相的時(shí)間估算本次過(guò)零點(diǎn)時(shí)間，然后等待檢測(cè)反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)；當(dāng)檢測(cè)到準(zhǔn)確的過(guò)零點(diǎn)時(shí)間后，程序計(jì)算出本次換相點(diǎn)理論時(shí)間；隨后根據(jù)設(shè)置的參數(shù)對(duì)換相時(shí)間做修正，以發(fā)揮電機(jī)的最大工作效率；當(dāng)換相時(shí)間到達(dá)時(shí)，程序切換MOS管的通斷狀態(tài)，然后進(jìn)入下一狀態(tài)的控制階段。

所述的程序部分，電機(jī)調(diào)速控制信號(hào)的檢測(cè)在外部中斷程序中完成，其檢測(cè)流程為：外部中斷程序觸發(fā)后，檢測(cè)并記錄調(diào)速控信號(hào)的上升沿與下降沿，根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘計(jì)算出脈沖時(shí)間，然后設(shè)置PWM的占空比，即完成對(duì)脈沖時(shí)間和PWM占空比的優(yōu)化調(diào)整后，退出中斷程序。

所述的程序部分，還包括電池電壓監(jiān)測(cè)程序：在電機(jī)啟動(dòng)之前，程序首先檢測(cè)電池的電壓，如果電池電壓過(guò)低或過(guò)高，程序會(huì)發(fā)出報(bào)警；

所述的程序部分，還包括反電勢(shì)檢測(cè)輸入保護(hù)程序：通過(guò)一個(gè)定時(shí)器中斷檢測(cè)控制脈沖信號(hào)的輸入情況，如果在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有信號(hào)輸入，程序?qū)㈥P(guān)閉電機(jī)以防發(fā)生意外情況；

所述的程序部分，還包括電機(jī)電流監(jiān)測(cè)程序：程序在每次換相結(jié)束后，都會(huì)檢測(cè)電池的當(dāng)前電壓與電機(jī)的工作電流，當(dāng)電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)電機(jī)的電流會(huì)陡然上升，軟件將立即關(guān)閉電流輸出以防止電池或電機(jī)的損壞；

所述的程序部分，還包括啟動(dòng)看門(mén)狗功能：程序啟動(dòng)ATMEGA8A-AU中的看門(mén)狗功能，用以外部干擾導(dǎo)致軟件發(fā)生異常時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果在于：適應(yīng)無(wú)人機(jī)在稀薄空氣條件下的飛行，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)脈沖時(shí)間和PWM占空比的優(yōu)化調(diào)整，讓無(wú)人機(jī)更加適合在高原地區(qū)飛行。發(fā)揮電機(jī)的最大工作效率，使無(wú)人機(jī)在高原地區(qū)動(dòng)力更為充沛。針對(duì)無(wú)人機(jī)在高原實(shí)際使用中經(jīng)常會(huì)發(fā)生電池電壓過(guò)高或過(guò)低、控制信號(hào)中斷、電機(jī)堵轉(zhuǎn)等意外情況。設(shè)計(jì)保護(hù)程序，避免控制板電路無(wú)法正常工作及成電池與電機(jī)的燒毀等問(wèn)題。