一种无人机的控制系统技术方案

本发明专利技术涉及无人机自动控制技术领域，具体涉及一种无人机的控制系统，包括总线、自驾仪、多个舵机控制器和多个舵面驱动机构，自驾仪和各舵机控制器均连接于所述总线，各舵机控制器与对应的舵面驱动机构电连接；各舵机控制器均设置有与飞行构型映射的控制分配表；无人机飞行过程中，每个舵机控制器根据自驾仪广播的飞行构型，确定对应的控制分配表；根据控制分配表，确定参与控制的各控制信号的权重，并将参与控制的各控制信号进行加权求和得到总控制信号；每个舵机控制器将所述总控制信号输出至对应的舵面驱动机构，以实现舵面驱动机构的控制。即本发明专利技术方案能够缓解自驾仪的运算、存储压力，简化自驾仪的配置，提高自驾仪的通用性。提高自驾仪的通用性。提高自驾仪的通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机的控制系统


[0001]本专利技术一般地涉及无人机自动控制领域。更具体地，本专利技术涉及一种无人机的控制系统。

技术介绍

[0002]随着科技的不断发展，无人机系统在各个领域应用越来越广泛。无人机系统的应用包括但不限于军事、民用、科学研究等领域。在军事领域，无人机系统可以用于侦察、监视、打击等任务。在民用领域，无人机系统可以用于航拍、物流配送、环境监测等任务。在科学研究领域，无人机系统可以用于地质勘探、环境变化监测等任务。
[0003]无人机系统由无人机、地面控制站和数据链组成。无人机系统的核心部件是无人机。地面控制站是无人机的控制中心，可以实时监控和控制无人机的飞行和任务执行。数据链是无人机和地面控制站之间的通信系统，用于传输无人机和地面控制站之间的数据和命令。
[0004]现有的无人机中，自驾仪（又称飞行控制器）和舵机是通过导线直接连接，自驾仪通过导线向舵机输出PWM波形控制信号，以使舵机带动无人机的舵面运动。需要说明的是，无人机的舵面比较多，每个舵面都配置舵机驱动，且各舵机在无人机上的位置比较分散，因此，通过导线直线连接不仅会导致导线数量繁多、混乱，而且会导致部分导线延伸的长度较长，控制信号传输过程中损耗较大、易被干扰。
[0005]基于上述问题，申请公布号为CN 106789501 A，专利技术名称为“一种级联式无人机动力系统的总线控制系统和方法”，公开了通过设置飞行控制器总线驱动模块、驱动总线；飞行控制器总线驱动模块与驱动总线连接，实时通过总线向电子调速器发送调速信号，实时控制电机运转；解决了导线数量繁多、混乱、控制信号传输损耗大的问题。但是，飞行控制器对电子调速器的控制存在多个控制信号混合控制的情况，其并未给出具体的控制手段。
[0006]而目前，一般均是通过自驾仪进行多个控制量混合控制，这种情况下，自驾仪不仅需要存储大量的控制数据，还需要计算控制舵面的实际控制信号，因此，存在自驾仪的运算、存储压力比较大、控制复杂，且自驾仪的通用性比较低的问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述一个或多个技术问题，本专利技术提出通过设置总线进行自驾仪与舵机控制器的通讯，解决了控制信号的传输损耗大和导线数量繁多、混乱的问题，同时通过在每个舵机控制器中设置控制分配表，能够在多个控制信号混合控制时，由舵机控制器计算多个控制信号的总控制信号，可以减小自驾仪的运算、存储压力；为此，本专利技术在如下的一个方面中提供方案。
[0008]本专利技术提供的一种无人机的控制系统，包括总线、自驾仪、多个舵机控制器和多个舵面驱动机构；所述自驾仪和各所述舵机控制器均连接于所述总线；各所述舵机控制器与对应的所述舵面驱动机构电连接，各所述舵面驱动机构用于驱动对应的无人机舵面；
各所述舵机控制器均设置有与无人机的飞行构型具有映射关系的控制分配表；所述控制分配表用于识别参与控制的控制信号，并提供参与控制的控制信号的权重；无人机飞行过程中，所述自驾仪通过所述总线广播当前飞行构型和当前控制信号；所述舵机控制器根据所述当前飞行构型，确定当前控制分配表，并根据所述当前控制分配表，确定参与控制的当前控制信号及其权重；所述舵机控制器将所有参与控制的当前控制信号按照其对应的权重进行加权求和，得到总控制信号，并将所述总控制信号处理后输出至对应的所述舵面驱动机构，以控制对应的所述舵面驱动机构驱动对应的所述无人机舵面。
[0009]可选地，所述舵机控制器接收所述自驾仪广播的所述当前飞行构型，并根据所述当前飞行构型、所述映射关系，确定所述当前控制分配表；其中，每个所述舵机控制器的所述映射关系均为，一种飞行构型对应一个控制分配表；一个控制分配表对应至少一种飞行构型。
[0010]可选地，所述飞行构型包括：起飞构型、巡航构型、着陆构型、复飞构型、盘旋构型和低速盘旋构型中的至少一种。
[0011]可选地，所述控制分配表至多识别四个参与控制的控制信号，每个参与控制的控制信号对应一个权重，控制分配表中参与控制的所有控制信号的权重之和为1。
[0012]可选地，所述控制分配表包括用于识别参与控制的控制信号的掩码，所述掩码的位数等于所述控制信号的种类数，所述掩码的每位对应一种控制信号；当所述控制信号参与所述舵机控制器的控制时，所述掩码对应于所述控制信号的位为1；当所述控制信号不参与所述舵机控制器的控制时，所述掩码对应于所述控制信号的位为0。
[0013]可选地，所述舵面驱动机构包括舵机或电调，所述舵机控制器与所述舵机或电调电连接，所述舵机或电调与无人机舵面连接；各所述舵机控制器还用于采集所述舵面驱动机构的工作参数，并将所述工作参数通过所述总线上报给所述自驾仪；各所述舵机控制器还用于根据所述工作参数判断所述舵面驱动机构的错误状态，并将所述舵面驱动机构的错误状态通过所述总线上报给所述自驾仪。
[0014]可选地，所述的无人机的控制系统还包括地面站，所述地面站与所述自驾仪无线通讯，所述控制分配表通过地面站实时配置。
[0015]可选地，所述无人机的控制系统用于固定翼无人机、旋翼无人机和复合翼无人机中的至少一种；所述无人机舵面包括固定翼无人机的舵面和旋翼无人机的舵面；所述固定翼无人机的舵面包括：副翼、升降舵、方向舵、襟翼、扰流板、阻力方向舵、V尾舵面、开裂式副翼方向舵和升降副翼中的至少一种；所述旋翼无人机的舵面包括的悬停电机。
[0016]可选地，所述控制信号包括滚转控制信号、俯仰控制信号、偏航控制信号、油门控制信号、刹车控制信号、襟翼控制信号、扰流板控制信号、前轮转向控制信号中的至少一种。
[0017]可选地，所述无人机的控制系统还包括其他总线设备，所述其他总线设备均连接于所述总线；所述自驾仪和所述其他总线设备通过所述总线相互通信；所述总线为CAN总线。
[0018]本专利技术的有益效果为：
本专利技术的方案通过设置总线进行自驾仪与舵机控制器和其他总线设备之间相互通讯，解决了控制信号的传输损耗大和导线数量繁多、混乱的问题。通过在舵机控制器中设置控制分配表，以使舵机控制器能够在多个控制信号混合控制某一个舵面驱动机构时，计算多个控制信号的总控制信号，并能够将总控制信号处理为舵面驱动机构可识别的信号并输出至舵面驱动机构，从而不仅可以降低控制信号传输至舵面驱动机构过程中的功耗，还可以减小自驾仪的运算、存储压力，简化自驾仪的配置。
[0019]应用时，自驾仪只需要广播无人机的当前飞行构型和基本控制信号，舵面驱动机构的混控计算交给了舵机控制器，从而使自驾仪可以快速适用不同的无人机，无需花费大量时间去配置自驾仪中的数据，使自驾仪的通用性比较好。
附图说明
[0020]通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：图1是本实施例的一种无人机的控制系统的第一结构框图；图2是本实施例的一种无人机的控制系统的第二结构框图。
具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机的控制系统，其特征在于，包括总线、自驾仪、多个舵机控制器和多个舵面驱动机构；所述自驾仪和各所述舵机控制器均连接于所述总线；各所述舵机控制器与对应的所述舵面驱动机构电连接，各所述舵面驱动机构用于驱动对应的无人机舵面；各所述舵机控制器均设置有与无人机的飞行构型具有映射关系的控制分配表；所述控制分配表用于识别参与控制的控制信号，并提供参与控制的控制信号的权重；无人机飞行过程中，所述自驾仪通过所述总线广播当前飞行构型和当前控制信号；所述舵机控制器根据所述当前飞行构型，确定当前控制分配表，并根据所述当前控制分配表，确定参与控制的当前控制信号及其权重；所述舵机控制器将所有参与控制的当前控制信号按照其对应的权重进行加权求和，得到总控制信号，并将所述总控制信号处理后输出至对应的所述舵面驱动机构，以控制对应的所述舵面驱动机构驱动对应的所述无人机舵面。2.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述舵机控制器接收所述自驾仪广播的所述当前飞行构型，并根据所述当前飞行构型、所述映射关系，确定所述当前控制分配表；其中，每个所述舵机控制器的所述映射关系均为，一种飞行构型对应一个控制分配表；一个控制分配表对应至少一种飞行构型。3.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述飞行构型包括：起飞构型、巡航构型、着陆构型、复飞构型、盘旋构型和低速盘旋构型中的至少一种。4.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述控制分配表至多识别四个参与控制的控制信号，每个参与控制的控制信号对应一个权重，控制分配表中参与控制的所有控制信号的权重之和为1。5.根据权利要求1所述的无人机的控制系统，其特征在于，所述控制分配表包括用于识别参与控制的控制信号的掩码，所述掩码的位数等于所述控制信号的种类数，所述掩码的每位对应一种控制信号；当所述控制信号参与所述舵机控制器的控制时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冰融，田磊，侯沛，石明，王柯淇，
申请(专利权)人：西安君晖航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：