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無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng):小型無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)組成及工作原理

發(fā)布日期:2016-07-10??來(lái)源:AOPA無(wú)人機(jī)我要投稿我要評(píng)論
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飛控系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)的核心控制裝置,相當(dāng)于無(wú)人機(jī)的大腦,是否裝有飛控系統(tǒng)也是無(wú)人機(jī)區(qū)別于普通航空模型的重要標(biāo)志。   

在經(jīng)歷了早期的遙控飛行后,目前其導(dǎo)航控制方式已經(jīng)發(fā)展為自主飛行和智能飛行。導(dǎo)航方式的改變對(duì)飛行控制計(jì)算機(jī)的精度提出了更高的要求;隨著小型無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)復(fù)雜程度的增加,對(duì)飛控計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的要求也更高;而小型化的要求對(duì)飛控計(jì)算機(jī)的功耗和體積也提出了很高的要求。高精度不僅要求計(jì)算機(jī)的控制精度高,而且要求能夠運(yùn)行復(fù)雜的控制算法,小型化則要求無(wú)人機(jī)的體積小,機(jī)動(dòng)性好,進(jìn)而要求控制計(jì)算機(jī)的體積越小越好。
   

無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)
       
   

在眾多處理器芯片中,最適合小型飛控計(jì)算機(jī)CPU的芯片當(dāng)屬TI公司的TMS320LF2407,其運(yùn)算速度以及眾多的外圍接口電路很適合用來(lái)完成對(duì)小型無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)控制功能。   

它采用哈佛結(jié)構(gòu)、多級(jí)流水線操作,對(duì)數(shù)據(jù)和指令同時(shí)進(jìn)行讀取,片內(nèi)自帶資源包括16路10位A/D轉(zhuǎn)換器且?guī)ё詣?dòng)排序功能,保證最多16路有轉(zhuǎn)換在同一轉(zhuǎn)換期間進(jìn)行,而不會(huì)增加CPU的開(kāi)銷;40路可單獨(dú)編程或復(fù)用的通用輸入/輸出通道;5個(gè)外部中斷;集成的串行通信接口(SCI),可使其具備與系統(tǒng)內(nèi)其他控制器進(jìn)行異步(RS 485)通信的能力;16位同步串行外圍接口(SPI)能方便地用來(lái)與其他的外圍設(shè)備通信;還提供看門狗定時(shí)器模塊(WDT)和CAN通信模塊。
   
飛控系統(tǒng)組成模塊

飛控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各傳感器測(cè)量的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)、接收無(wú)線電測(cè)控終端傳輸?shù)挠傻孛鏈y(cè)控站上行信道送來(lái)的控制命令及數(shù)據(jù),經(jīng)計(jì)算處理,輸出控制指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)中各種飛行模態(tài)的控制和對(duì)任務(wù)設(shè)備的管理與控制;同時(shí)將無(wú)人機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)及發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載電源系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)傳送給機(jī)載無(wú)線電數(shù)據(jù)終端,經(jīng)無(wú)線電下行信道發(fā)送回地面測(cè)控站。   

無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)       
   

按照功能劃分,該飛控系統(tǒng)的硬件包括:主控制模塊、信號(hào)調(diào)理及接口模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等?!?br />    
模塊功能

各個(gè)功能模塊組合在一起,構(gòu)成飛行控制系統(tǒng)的核心,而主控制模塊是飛控系統(tǒng)核心,它與信號(hào)調(diào)理模塊、接口模塊和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊相組合,在只需要修改軟件和簡(jiǎn)單改動(dòng)外圍電路的基礎(chǔ)上可以滿足一系列小型無(wú)人機(jī)的飛行控制和飛行管理功能要求,從而實(shí)現(xiàn)一次開(kāi)發(fā),多型號(hào)使用,降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本的目的。系統(tǒng)主要完成如下功能:
   

無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)
       
   
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