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

發(fā)布日期:2016-07-10??來源:AOPA無人機(jī)我要投稿我要評論
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飛控系統(tǒng)是無人機(jī)的核心控制裝置,相當(dāng)于無人機(jī)的大腦,是否裝有飛控系統(tǒng)也是無人機(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)航方式的改變對飛行控制計算機(jī)的精度提出了更高的要求;隨著小型無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)復(fù)雜程度的增加,對飛控計算機(jī)運(yùn)算速度的要求也更高;而小型化的要求對飛控計算機(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,小型化則要求無人機(jī)的體積小,機(jī)動性好,進(jìn)而要求控制計算機(jī)的體積越小越好。
   

無人機(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完成對小型無人機(jī)的實時控制功能。   

它采用哈佛結(jié)構(gòu)、多級流水線操作,對數(shù)據(jù)和指令同時進(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詣优判蚬δ?,保證最多16路有轉(zhuǎn)換在同一轉(zhuǎn)換期間進(jìn)行,而不會增加CPU的開銷;40路可單獨(dú)編程或復(fù)用的通用輸入/輸出通道;5個外部中斷;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)能方便地用來與其他的外圍設(shè)備通信;還提供看門狗定時器模塊(WDT)和CAN通信模塊。
   
飛控系統(tǒng)組成模塊

飛控系統(tǒng)實時采集各傳感器測量的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)、接收無線電測控終端傳輸?shù)挠傻孛鏈y控站上行信道送來的控制命令及數(shù)據(jù),經(jīng)計算處理,輸出控制指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu),實現(xiàn)對無人機(jī)中各種飛行模態(tài)的控制和對任務(wù)設(shè)備的管理與控制;同時將無人機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)及發(fā)動機(jī)、機(jī)載電源系統(tǒng)、任務(wù)設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)實時傳送給機(jī)載無線電數(shù)據(jù)終端,經(jīng)無線電下行信道發(fā)送回地面測控站。   

無人機(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、信號調(diào)理及接口模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及舵機(jī)驅(qū)動模塊等。 
   
模塊功能

各個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,它與信號調(diào)理模塊、接口模塊和舵機(jī)驅(qū)動模塊相組合,在只需要修改軟件和簡單改動外圍電路的基礎(chǔ)上可以滿足一系列小型無人機(jī)的飛行控制和飛行管理功能要求,從而實現(xiàn)一次開發(fā),多型號使用,降低系統(tǒng)開發(fā)成本的目的。系統(tǒng)主要完成如下功能:
   

無人機(jī)飛控系統(tǒng)
       
   
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