CN108897308A - 一种四旋翼飞控系统开发调试装置 - Google Patents

一种四旋翼飞控系统开发调试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108897308A
CN108897308A CN201810742860.0A CN201810742860A CN108897308A CN 108897308 A CN108897308 A CN 108897308A CN 201810742860 A CN201810742860 A CN 201810742860A CN 108897308 A CN108897308 A CN 108897308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
load cell
propeller
module
fixedly connected
quadrotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810742860.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108897308B (zh
Inventor
边文超
梁健明
赵林亭
邱绪云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Jiaotong University
Original Assignee
Shandong Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Jiaotong University filed Critical Shandong Jiaotong University
Priority to CN201810742860.0A priority Critical patent/CN108897308B/zh
Publication of CN108897308A publication Critical patent/CN108897308A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108897308B publication Critical patent/CN108897308B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0208—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the configuration of the monitoring system
    • G05B23/0213—Modular or universal configuration of the monitoring system, e.g. monitoring system having modules that may be combined to build monitoring program; monitoring system that can be applied to legacy systems; adaptable monitoring system; using different communication protocols

Abstract

本发明提出一种四旋翼飞控系统开发调试装置，属于旋翼机飞控技术领域，该装置包括状态监控与参数标定计算机、数据采集与通信模块和调试平台；该装置实时测量螺旋桨的升力，计算姿态角，与从飞行控制器读取的陀螺仪和电子罗盘数据进行校对，以此来调整陀螺仪和电子罗盘的安装位置；实时测量螺旋桨转速，反推无刷电机的驱动电流，与从飞行控制器读取的驱动电流进行校对，以此来调整飞行控制器输出给电子调速器的驱动脉宽；实现四旋翼无人机在小范围内进行俯仰、偏航和翻滚运动，避免了坠机事故，保障了研发人员和调试设备安全；该装置可实时将控制参数发送给飞行控制器，验证不同参数所产生的控制效果，提高了研发效率，降低了试验成本。

Description

一种四旋翼飞控系统开发调试装置
所属技术领域
本发明涉及旋翼机飞控技术领域，具体涉及一种四旋翼飞控系统开发调试装置。
背景技术
多旋翼无人机被广泛应用到农业、工业、交通、旅游、物流等各行各业。越来越多的企业开始研究多旋翼无人机的结构材料、飞控系统、远程控制以及以其为载体实现的其他功能，同时高校也审批了多旋翼无人机相关专业，培养多旋翼无人机专业人才，满足社会发展需求。多旋翼无人机是一种非线性欠驱动的发散系统，需要复杂的控制算法才能实现其升空自稳，否则发生坠机事故；同时，因螺旋桨转速较高有一定的危险性，稍有不慎带来破坏。为了避免多旋翼飞控系统开发过程中出现坠机事故和创造一个安全、协调的调试环境，亟待开发一种满足多旋翼无人机各种姿态(俯仰、偏航、翻滚)运动的调试装置，使其能够对多旋翼无人机进行状态监控及控制参数标定，提高飞控系统的开发效率。本发明以四旋翼无人机为例。
发明内容
本发明针对在研究的四旋翼无人机飞控系统中所存在的问题，提出了一种四旋翼飞控系统开发调试装置。
一种四旋翼飞控系统开发调试装置，包括状态监控与参数标定计算机、USB转CAN通信模块、串口通信模块、数据采集卡、第一螺旋桨激光测速模块、第一无刷电机支架、第一电机固定装置、第一姿态运动弹簧、第一测力传感器、第二螺旋桨激光测速模块、第二无刷电机支架、第二电机固定装置、第二姿态运动弹簧、第二测力传感器、台架、飞行控制器、姿态运动板、第三螺旋桨激光测速模块、第三无刷电机支架、第三电机固定装置、第三姿态运动弹簧、第三测力传感器、第四螺旋桨激光测速模块、第四无刷电机支架、第四电机固定装置、第四姿态运动弹簧、第四测力传感器；台架上面固定连接第一测力传感器、第二测力传感器、第三测力传感器、第四测力传感器；第一测力传感器上面固定连接第一姿态运动弹簧，第二测力传感器上面固定连接第二姿态运动弹簧，第三测力传感器上面固定连接第三姿态运动弹簧，第四测力传感器上面固定连接第四姿态运动弹簧；第一姿态运动弹簧、第二姿态运动弹簧、第三姿态运动弹簧和第四姿态运动弹簧上面固定连接姿态运动板；姿态运动板上面固定连接第一螺旋桨激光测速模块、第一电机固定装置、第二螺旋桨激光测速模块、第二电机固定装置、第三螺旋桨激光测速模块、第三电机固定装置、第四螺旋桨激光测速模块、第四电机固定装置；第一电机固定装置上面固定连接第一无刷电机支架，第二电机固定装置上面固定连接第二无刷电机支架，第三电机固定装置上面固定连接第三无刷电机支架，第四电机固定装置上面固定连接第四无刷电机支架；第一测力传感器、第二测力传感器、第三测力传感器、第四测力传感器、第一螺旋桨激光测速模块、第二螺旋桨激光测速模块、第三螺旋桨激光测速模块、第四螺旋桨激光测速模块与数据采集卡电连接，数据采集卡与USB转CAN通信模块电连接，USB转CAN通信模块与状态监控与参数标定计算机的USB口电连接；飞行控制器与串口通信模块电连接，串口通信模块与状态监控与参数标定计算机的串口电连接。
本发明的有益效果：该调试装置能够实时测量四旋翼无人机的四个螺旋桨升力，计算四旋翼无人机的姿态角，与从飞行控制器读取的陀螺仪数据和电子罗盘数据进行校对，以此来调整陀螺仪和电子罗盘的安装位置；实时测量四旋翼无人机的四个螺旋桨转速，反推四个无刷电机的驱动电流，与从飞行控制器读取的驱动电流进行校对，以此来调整飞行控制器输出给电子调速器的驱动脉宽；该调试装置能够实现四旋翼无人机在小范围内进行俯仰、偏航和翻滚运动，避免了四旋翼无人机坠机事故，保障了研发人员和调试设备安全；该调试装置可实时将控制参数发送给飞行控制器，验证不同参数所产生的控制效果，提高了研发效率，降低了试验成本。
附图说明
图1是本发明一种四旋翼飞控系统开发调试装置的结构示意图。
图中1-状态监控与参数标定计算机、2-USB转CAN通信模块、3-串口通信模块、4-数据采集卡、5-第一螺旋桨激光测速模块、6-第一无刷电机支架、7-第一电机固定装置、8-第一姿态运动弹簧、9-第一测力传感器、10-第二无刷电机支架、11-第二电机固定装置、12-第二姿态运动弹簧、13-第二测力传感器、14-第二螺旋桨激光测速模块、15-台架、16-飞行控制器、17-姿态运动板、18-第三测力传感器、19-第三螺旋桨激光测速模块、20-第三姿态运动弹簧、21-第三电机固定装置、22-第三无刷电机支架、23-第四测力传感器、24-第四姿态运动弹簧、25-第四电机固定装置、26-第四无刷电机支架、27-第四螺旋桨激光测速模块。
具体实施方式
如图1所示，一种四旋翼飞控系统开发调试装置，包括状态监控与参数标定计算机1、USB转CAN通信模块2、串口通信模块3、数据采集卡4、第一螺旋桨激光测速模块5、第一无刷电机支架6、第一电机固定装置7、第一姿态运动弹簧8、第一测力传感器9、第二无刷电机支架10、第二电机固定装置11、第二姿态运动弹簧12、第二测力传感器13、第二螺旋桨激光测速模块14、台架15、飞行控制器16、姿态运动板17、第三测力传感器18、第三螺旋桨激光测速模块19、第三姿态运动弹簧20、第三电机固定装置21、第三无刷电机支架22、第四测力传感器23、第四姿态运动弹簧24、第四电机固定装置25、第四无刷电机支架26、第四螺旋桨激光测速模块27；台架15上面固定连接第一测力传感器9、第二测力传感器13、第三测力传感器18、第四测力传感器23；第一测力传感器9上面固定连接第一姿态运动弹簧8，第二测力传感器13上面固定连接第二姿态运动弹簧12，第三测力传感器18上面固定连接第三姿态运动弹簧20，第四测力传感器23上面固定连接第四姿态运动弹簧24；第一姿态运动弹簧8、第二姿态运动弹簧12、第三姿态运动弹簧20和第四姿态运动弹簧24上面固定连接姿态运动板17；姿态运动板17上面固定连接第一螺旋桨激光测速模块5、第一电机固定装置7、第二螺旋桨激光测速模块14、第二电机固定装置11、第三螺旋桨激光测速模块19、第三电机固定装置21、第四螺旋桨激光测速模块27、第四电机固定装置25；第一电机固定装置7上面固定连接第一无刷电机支架6，第二电机固定装置11上面固定连接第二无刷电机支架10，第三电机固定装置21上面固定连接第三无刷电机支架22，第四电机固定装置25上面固定连接第四无刷电机支架26；第一测力传感器9、第二测力传感器13、第三测力传感器18、第四测力传感器23、第一螺旋桨激光测速模块5、第二螺旋桨激光测速模块14、第三螺旋桨激光测速模块19、第四螺旋桨激光测速模块27与数据采集卡4电连接，数据采集卡4与USB转CAN通信模块2电连接，USB转CAN通信模块2与状态监控与参数标定计算机1的USB口电连接；飞行控制器16与串口通信模块3电连接，串口通信模块3与状态监控与参数标定计算机1的串口电连接。
在四旋翼飞控系统姿态角调试过程中，数据采集卡4采集第一测力传感器9、第二测力传感器13、第三测力传感器18、第四测力传感器23的模拟信号，转化为四个螺旋桨的升力数值，通过USB转CAN通信模块2发送给状态监控与参数标定计算机1；飞行控制器16将自身的陀螺仪数据和电子罗盘数据通过串口通信模块3发送给状态监控与参数标定计算机1；状态监控与参数标定计算机1根据四个螺旋桨的升力数值计算出四旋翼无人机的姿态角，与陀螺仪数据和电子罗盘数据进行校对，根据校对结果调整陀螺仪和电子罗盘的安装位置。
在四旋翼飞控系统电机驱动调试过程中，数据采集卡4采集第一螺旋桨激光测速模块5、第二螺旋桨激光测速模块14、第三螺旋桨激光测速模块19、第四螺旋桨激光测速模块27的脉冲信号，转化为四个螺旋桨的转速数值，通过USB转CAN通信模块2发送给状态监控与参数标定计算机1；飞行控制器16将自身的无刷电机驱动电流数值通过串口通信模块3发送给状态监控与参数标定计算机1；状态监控与参数标定计算机1根据转速数值反推出无刷电机的驱动电流，与从飞行控制器16读取的驱动电流进行校对，根据校对结果调整飞行控制器16输出给电子调速器的驱动脉宽。
在四旋翼飞控系统开发调试过程中，四旋翼无人机带动姿态运动板17实现在小范围内进行俯仰、偏航和翻滚运动；由于第一电机固定装置7上面固定连接第一无刷电机支架6，第二电机固定装置11上面固定连接第二无刷电机支架10，第三电机固定装置21上面固定连接第三无刷电机支架22，第四电机固定装置25上面固定连接第四无刷电机支架26，避免了四旋翼无人机坠机事故，保障了研发人员和调试设备安全。
在四旋翼飞控系统开发调试过程中，状态监控与参数标定计算机1将控制参数通过串口通信模块3发送给飞行控制器16，验证不同参数所产生的控制效果。

Claims (5)

1.一种四旋翼飞控系统开发调试装置，其特征在于，包括状态监控与参数标定计算机（1）、USB转CAN通信模块（2）、串口通信模块（3）、数据采集卡（4）、第一螺旋桨激光测速模块（5）、第一无刷电机支架（6）、第一电机固定装置（7）、第一姿态运动弹簧（8）、第一测力传感器（9）、第二无刷电机支架（10）、第二电机固定装置（11）、第二姿态运动弹簧（12）、第二测力传感器（13）、第二螺旋桨激光测速模块（14）、台架（15）、飞行控制器（16）、姿态运动板（17）、第三测力传感器（18）、第三螺旋桨激光测速模块（19）、第三姿态运动弹簧（20）、第三电机固定装置（21）、第三无刷电机支架（22）、第四测力传感器（23）、第四姿态运动弹簧（24）、第四电机固定装置（25）、第四无刷电机支架（26）、第四螺旋桨激光测速模块（27）；台架（15）上面固定连接第一测力传感器（9）、第二测力传感器（13）、第三测力传感器（18）、第四测力传感器（23）；第一测力传感器（9）上面固定连接第一姿态运动弹簧（8），第二测力传感器（13）上面固定连接第二姿态运动弹簧（12），第三测力传感器（18）上面固定连接第三姿态运动弹簧（20），第四测力传感器（23）上面固定连接第四姿态运动弹簧（24）；第一姿态运动弹簧（8）、第二姿态运动弹簧（12）、第三姿态运动弹簧（20）和第四姿态运动弹簧（24）上面固定连接姿态运动板（17）；姿态运动板（17）上面固定连接第一螺旋桨激光测速模块（5）、第一电机固定装置（7）、第二螺旋桨激光测速模块（14）、第二电机固定装置（11）、第三螺旋桨激光测速模块（19）、第三电机固定装置（21）、第四螺旋桨激光测速模块（27）、第四电机固定装置（25）；第一电机固定装置（7）上面固定连接第一无刷电机支架（6），第二电机固定装置（11）上面固定连接第二无刷电机支架（10），第三电机固定装置（21）上面固定连接第三无刷电机支架（22），第四电机固定装置（25）上面固定连接第四无刷电机支架（26）；第一测力传感器（9）、第二测力传感器（13）、第三测力传感器（18）、第四测力传感器（23）、第一螺旋桨激光测速模块（5）、第二螺旋桨激光测速模块（14）、第三螺旋桨激光测速模块（19）、第四螺旋桨激光测速模块（27）与数据采集卡（4）电连接，数据采集卡（4）与USB转CAN通信模块（2）电连接，USB转CAN通信模块（2）与状态监控与参数标定计算机（1）的USB口电连接；飞行控制器（16）与串口通信模块（3）电连接，串口通信模块（3）与状态监控与参数标定计算机（1）的串口电连接。
2.根据权利要求1所述的一种四旋翼飞控系统开发调试装置，其特征在于：在四旋翼飞控系统姿态角调试过程中，数据采集卡（4）采集第一测力传感器（9）、第二测力传感器（13）、第三测力传感器（18）、第四测力传感器（23）的模拟信号，转化为四个螺旋桨的升力数值，通过USB转CAN通信模块（2）发送给状态监控与参数标定计算机（1）；飞行控制器（16）将自身的陀螺仪数据和电子罗盘数据通过串口通信模块（3）发送给状态监控与参数标定计算机（1）；状态监控与参数标定计算机（1）根据四个螺旋桨的升力数值计算出四旋翼无人机的姿态角，与陀螺仪数据和电子罗盘数据进行校对，根据校对结果调整陀螺仪和电子罗盘的安装位置。
3.根据权利要求1所述的一种四旋翼飞控系统开发调试装置，其特征在于：在四旋翼飞控系统电机驱动调试过程中，数据采集卡（4）采集第一螺旋桨激光测速模块（5）、第二螺旋桨激光测速模块（14）、第三螺旋桨激光测速模块（19）、第四螺旋桨激光测速模块（27）的脉冲信号，转化为四个螺旋桨的转速数值，通过USB转CAN通信模块（2）发送给状态监控与参数标定计算机（1）；飞行控制器（16）将自身的无刷电机驱动电流数值通过串口通信模块（3）发送给状态监控与参数标定计算机（1）；状态监控与参数标定计算机（1）根据转速数值反推出无刷电机的驱动电流，与从飞行控制器（16）读取的驱动电流进行校对，根据校对结果调整飞行控制器（16）输出给电子调速器的驱动脉宽。
4.根据权利要求1所述的一种四旋翼飞控系统开发调试装置，其特征在于：在四旋翼飞控系统开发调试过程中，四旋翼无人机带动姿态运动板（17）实现在小范围内进行俯仰、偏航和翻滚运动；由于第一电机固定装置（7）上面固定连接第一无刷电机支架（6），第二电机固定装置（11）上面固定连接第二无刷电机支架（10），第三电机固定装置（21）上面固定连接第三无刷电机支架（22），第四电机固定装置（25）上面固定连接第四无刷电机支架（26），避免了四旋翼无人机坠机事故，保障了研发人员和调试设备安全。
5.根据权利要求1所述的一种四旋翼飞控系统开发调试装置，其特征在于：在四旋翼飞控系统开发调试过程中，状态监控与参数标定计算机（1）将控制参数通过串口通信模块（3）发送给飞行控制器（16），验证不同参数所产生的控制效果。
CN201810742860.0A 2018-07-09 2018-07-09 一种四旋翼飞控系统开发调试装置 Active CN108897308B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810742860.0A CN108897308B (zh) 2018-07-09 2018-07-09 一种四旋翼飞控系统开发调试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810742860.0A CN108897308B (zh) 2018-07-09 2018-07-09 一种四旋翼飞控系统开发调试装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108897308A true CN108897308A (zh) 2018-11-27
CN108897308B CN108897308B (zh) 2023-10-03

Family

ID=64348617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810742860.0A Active CN108897308B (zh) 2018-07-09 2018-07-09 一种四旋翼飞控系统开发调试装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108897308B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111332494A (zh) * 2020-04-21 2020-06-26 苏州恒井泰信息技术有限公司 一种无人机调试测控系统和方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103365215A (zh) * 2013-06-29 2013-10-23 天津大学 一种四旋翼无人飞行器半实物仿真实验系统及实验方法
CN105083588A (zh) * 2015-08-17 2015-11-25 华南农业大学 一种多旋翼无人飞行器性能测试平台及方法
CN204964217U (zh) * 2015-09-29 2016-01-13 华东师范大学 一种旋翼飞行器测试平台
CN105923169A (zh) * 2016-07-06 2016-09-07 西安交通大学 一种油电混合无人飞行器供电系统测试平台及其测试方法
CN106054097A (zh) * 2016-07-21 2016-10-26 国网山西省电力公司电力科学研究院 用于变压器局部放电试验的试验回路方波校准装置
CN106896738A (zh) * 2017-03-23 2017-06-27 上海工程技术大学 一种多维度四旋翼飞行器姿态控制仿真实验平台
CN107065915A (zh) * 2017-05-25 2017-08-18 大连理工大学 一种六自由度旋翼飞行器在线调试平台
CN107352022A (zh) * 2017-06-08 2017-11-17 国蓉科技有限公司 一种耐碰撞四旋翼球形无人机系统
CN207258011U (zh) * 2017-08-15 2018-04-20 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种旋翼无人机操控性能测试装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103365215A (zh) * 2013-06-29 2013-10-23 天津大学 一种四旋翼无人飞行器半实物仿真实验系统及实验方法
CN105083588A (zh) * 2015-08-17 2015-11-25 华南农业大学 一种多旋翼无人飞行器性能测试平台及方法
CN204964217U (zh) * 2015-09-29 2016-01-13 华东师范大学 一种旋翼飞行器测试平台
CN105923169A (zh) * 2016-07-06 2016-09-07 西安交通大学 一种油电混合无人飞行器供电系统测试平台及其测试方法
CN106054097A (zh) * 2016-07-21 2016-10-26 国网山西省电力公司电力科学研究院 用于变压器局部放电试验的试验回路方波校准装置
CN106896738A (zh) * 2017-03-23 2017-06-27 上海工程技术大学 一种多维度四旋翼飞行器姿态控制仿真实验平台
CN107065915A (zh) * 2017-05-25 2017-08-18 大连理工大学 一种六自由度旋翼飞行器在线调试平台
CN107352022A (zh) * 2017-06-08 2017-11-17 国蓉科技有限公司 一种耐碰撞四旋翼球形无人机系统
CN207258011U (zh) * 2017-08-15 2018-04-20 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种旋翼无人机操控性能测试装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111332494A (zh) * 2020-04-21 2020-06-26 苏州恒井泰信息技术有限公司 一种无人机调试测控系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108897308B (zh) 2023-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN205891228U (zh) 一种飞行机器人
Fernando et al. Modelling, simulation and implementation of a quadrotor UAV
CN109116860A (zh) 三旋翼无人机的非线性鲁棒控制方法
CN204701770U (zh) 免云台稳定航拍四旋翼飞机
CN105691613A (zh) 一种平稳升降的无人机装置及控制方法
CN105204514A (zh) 一种新型倾转旋翼无人机姿态控制系统
González et al. Real-time attitude stabilization of a mini-uav quad-rotor using motor speed feedback
CN100356281C (zh) 一种用于飞行器的自动驾驶仪
CN109542108A (zh) 一种无人机抗风巡飞系统
CN103197683A (zh) 四旋翼无人直升机飞行高度与姿态智能控制方法
CN106325289A (zh) 基于瑞萨r5f100lea主控的四旋翼飞行控制器及其控制方法
CN205003549U (zh) 一种单旋翼无人机自主飞行控制硬件系统
CN107444673A (zh) 基于小型螺旋桨固定翼无人机的相同步控制降噪试验平台
CN110096056A (zh) 一种基于无人机平台的智能车探测系统及其控制方法
CN207148653U (zh) 一种抗风型无人机飞行系统
CN2681997Y (zh) 一种具有双处理器的飞行器自动驾驶仪
CN206819162U (zh) 一种基于can总线的无人机飞控硬件系统
CN108897308A (zh) 一种四旋翼飞控系统开发调试装置
WO2022033305A1 (zh) 一种无人机控制方法、装置及存储介质
CN108758301A (zh) 一种双级驱动陀螺稳定云台及其控制方法
CN209231781U (zh) 一种用于四旋翼飞控系统开发的调试装置
CN103336439B (zh) 用于汽车稳定控制在环仿真的车身姿态模拟方法
Coleman et al. Development and testing of a control system for the automatic flight of tethered parafoils
CN205581550U (zh) 微型四旋翼无人机控制装置
CN207650653U (zh) 基于Leap Motion的手势控制四旋翼飞行器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant