CN109828503A - 复合翼飞行控制器 - Google Patents

Abstract

复合翼飞行控制器。本发明涉及一种复合翼飞行控制器。所述的无人机机舱内装入嵌入式ARM处理器，所述的嵌入式ARM处理器接收2路转速输入、ADC电压测量、9路遥控器PWM信号捕获与串行通信总线的信号，所述的串行通信总线与CAN总线双向传输信号，所述的串行通信总线与导航串口双向传输信号，所述的串行通信总线与激光高度计串口双向传输信号，所述的串行通信总线与外设串口双向传输信号，所述的串行通信总线与地面控制站通讯串口双向传输信号。本发明可通过多个螺旋桨提供拉升力减少对跑道的要求。

Description

复合翼飞行控制器

技术领域：

本发明涉及一种复合翼飞行控制器。

背景技术：

现有的无人机尤其是自转旋翼机，滑行距离长，对跑道的要求高，使的使用时限制多，但其优点突出使得使用较多。

发明内容：

本发明的目的是提供一种复合翼飞行控制器，可通过多个螺旋桨提供拉升力减少对跑道的要求。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种复合翼飞行控制器，其组成包括：无人机机舱1，所述的无人机舱1的前端上方设置螺旋桨Ⅰ4，所述的螺旋桨Ⅰ4的上方为螺旋桨Ⅱ2，所述的无人机舱1的尾端还设置螺旋桨Ⅲ3，所述的无人机舱1的尾端设置弧形尾翼5，所述的无人机舱1的下方连接滑翔轮6；

所述的无人机机舱1内装入嵌入式ARM处理器，所述的嵌入式ARM处理器接收2路转速输入、ADC电压测量、9路遥控器PWM信号捕获与串行通信总线的信号，所述的串行通信总线与CAN总线双向传输信号，所述的串行通信总线与导航串口双向传输信号，所述的串行通信总线与激光高度计串口双向传输信号，所述的串行通信总线与外设串口双向传输信号，所述的串行通信总线与地面控制站通讯串口双向传输信号；

电源模块为嵌入式ARM处理器供电，所述的嵌入式ARM处理器向12路PWM信号输出传输信号，所述的12路PWM信号向12路舵面控制输出信号。

进一步的，所述的2路转速输入包括运放器A1与运放器A2，所述的运放器A1的正输入端连接电阻R1的一端与电阻R2的一端，所述的电阻R1的另一端连接INPUT12V端，所述的电阻R2的另一端连接运放器A1的接地端与电容C1的一端，所述的电容C1的另一端连接运放器A1的输出端、运放器A1的负输入端与SYS_VOL_CHK端，

所述的运放器A2的正输入端连接电阻R3的一端与电阻R4的一端，所述的电阻R3的另一端连接SERVOVOL端，所述的电阻R4的另一端连接运放器A2的接地端与电容C2的一端，所述的电容C2的另一端连接运放器A2的输出端、运放器A2的负输入端与SERVO_VOL_CHK端，

所述的2路转速输入后的整形电路包括三极管Q1与三极管Q2，所述的三极管Q1的基极b连接电阻R5的一端，所述的电阻R5的另一端连接电容C3的一端与M_SPEED1端，所述的电容C3的另一端接地，所述的三极管Q1的发射极e连接工作电压VCC5，所述的三极管Q1的集电极c连接电阻R6的一端与电阻R7的一端，所述的电阻R7的另一端连接TTL_SPEED1端，所述的电阻R6的另一端接地，

所述的三极管Q2的基极b连接电阻R8的一端，所述的电阻R8的另一端连接电容C4的一端与M_SPEED2端，所述的电容C4的另一端接地，所述的三极管Q2的发射极e连接工作电压VCC5，所述的三极管Q2的集电极c连接电阻R9的一端与电阻R10的一端，所述的电阻R10的另一端连接TTL_SPEED2端，所述的电阻R9的另一端接地。

进一步的，所述的ADC电压测量包括芯片U5，所述的芯片U5的K端连接电阻R11的一端、芯片U5的REF端、电容C5的一端与VREF端，所述的芯片U5的A端接地，所述的电容C5的另一端接地，所述的电阻R7的另一端连接工作电压VCC5。

进一步的，所述的串行通信总线包括芯片U8，所述的芯片U8的2号端连接芯片U8的5号端、芯片U8的8号端、芯片U8的11号端、芯片U8的14号端、芯片U8的17号端、芯片U8的20号端、芯片U8的23号端、芯片U8的26号端与工作电压VCC5，

所述的芯片U8的3号端连接芯片U8的6号端、芯片U8的9号端、芯片U8的12号端、芯片U8的15号端、芯片U8的18号端、芯片U8的21号端、芯片U8的24号端、芯片U8的27号端与接地端，

所述的芯片U8的1号端连接IN_PWM1端，

所述的芯片U8的4号端连接IN_PWM2端，

所述的芯片U8的7号端连接IN_PWM3端，

所述的芯片U8的10号端连接IN_PWM4端，

所述的芯片U8的13号端连接IN_PWM5端，

所述的芯片U8的16号端连接IN_PWM6端，

所述的芯片U8的19号端连接IN_PWM7端，

所述的芯片U8的22号端连接IN_PWM8端，

所述的芯片U8的25号端连接IN_PWM9端。

有益效果：

1.本发明可减少无人机对跑道长度的依赖，减少对场地的限制。

2.本发明的嵌入式ARM处理器足以满足12路PWM输出与电压测量ADC的需求，减少外部电路部件，稳定性更好。

3.本发明的串行通信总线选用RS232，能满足要求，且稳定性好。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明的逻辑信号流程图。

附图3是本发明的(A)1路转速输入电路图，(B)另1路转速输入电路图。

附图4是本发明的(A)1路转速输入后的整形电路图，(B)另1路转速输入后的整形电路图。

附图5是本发明的ADC电压测量电路图。

附图6是本发明的串行通信总线电路图。

附图7是本发明的9路遥控器PWM信号捕获土。

附图8是本发明的(A)PWM信号输出隔离电路U11，(B)PWM信号输出隔离电路U12，(C)PWM信号输出隔离电路U13，(D)PWM信号输出隔离电路U14，(E)PWM信号输出隔离电路U15，(F)PWM信号输出隔离电路U16，(G)PWM信号输出隔离电路U17，(H)PWM信号输出隔离电路U18，(I)PWM信号输出隔离电路U19，(J)PWM信号输出隔离电路U20，(K)PWM信号输出隔离电路U21，(L)PWM信号输出隔离电路U22。

附图9是本发明的供电电路图。

具体实施方式：

一种复合翼飞行控制器，其组成包括：无人机机舱1，所述的无人机舱1的前端上方设置螺旋桨Ⅰ4，所述的螺旋桨Ⅰ4的上方为螺旋桨Ⅱ2，所述的无人机舱1的尾端还设置螺旋桨Ⅲ3，所述的无人机舱1的尾端设置弧形尾翼5，所述的无人机舱1的下方连接滑翔轮6；

所述的无人机机舱1内装入嵌入式ARM处理器，所述的嵌入式ARM处理器接收2路转速输入、ADC电压测量、9路遥控器PWM信号捕获与串行通信总线的信号，所述的串行通信总线与CAN总线双向传输信号，所述的串行通信总线与导航串口双向传输信号，所述的串行通信总线与激光高度计串口双向传输信号，所述的串行通信总线与外设串口双向传输信号，所述的串行通信总线与地面控制站通讯串口双向传输信号；

电源模块为嵌入式ARM处理器供电，所述的嵌入式ARM处理器向12路PWM信号输出传输信号，所述的12路PWM信号向12路舵面控制输出信号。

进一步的，所述的2路转速输入包括运放器A1与运放器A2，所述的运放器A1的正输入端连接电阻R1的一端与电阻R2的一端，所述的电阻R1的另一端连接INPUT12V端，所述的电阻R2的另一端连接运放器A1的接地端与电容C1的一端，所述的电容C1的另一端连接运放器A1的输出端、运放器A1的负输入端与SYS_VOL_CHK端，

所述的运放器A2的正输入端连接电阻R3的一端与电阻R4的一端，所述的电阻R3的另一端连接SERVOVOL端，所述的电阻R4的另一端连接运放器A2的接地端与电容C2的一端，所述的电容C2的另一端连接运放器A2的输出端、运放器A2的负输入端与SERVO_VOL_CHK端，

所述的2路转速输入后的整形电路包括三极管Q1与三极管Q2，所述的三极管Q1的基极b连接电阻R5的一端，所述的电阻R5的另一端连接电容C3的一端与M_SPEED1端，所述的电容C3的另一端接地，所述的三极管Q1的发射极e连接工作电压VCC5，所述的三极管Q1的集电极c连接电阻R6的一端与电阻R7的一端，所述的电阻R7的另一端连接TTL_SPEED1端，所述的电阻R6的另一端接地，

所述的三极管Q2的基极b连接电阻R8的一端，所述的电阻R8的另一端连接电容C4的一端与M_SPEED2端，所述的电容C4的另一端接地，所述的三极管Q2的发射极e连接工作电压VCC5，所述的三极管Q2的集电极c连接电阻R9的一端与电阻R10的一端，所述的电阻R10的另一端连接TTL_SPEED2端，所述的电阻R9的另一端接地。

进一步的，所述的ADC电压测量包括芯片U5，所述的芯片U5的K端连接电阻R11的一端、芯片U5的REF端、电容C5的一端与VREF端，所述的芯片U5的A端接地，所述的电容C5的另一端接地，所述的电阻R7的另一端连接工作电压VCC5。

电压测量用ADC模数转换器实现，检测电压系统电压与舵机电压，ARM的型号为STM32F405ZT6其有3个12位ADC，每个ADC可测21路，完全满足电压测量要求，无需额外设置ADC，通过参考电压比较来获得被测电压的数字量。

ADC采集数值保存到数据寄存器，用DMA传输方式吧转换后的数据传输到内存，为后续的处理准备数据。

进一步的，所述的串行通信总线包括芯片U8，所述的芯片U8的2号端连接芯片U8的5号端、芯片U8的8号端、芯片U8的11号端、芯片U8的14号端、芯片U8的17号端、芯片U8的20号端、芯片U8的23号端、芯片U8的26号端与工作电压VCC5，

所述的芯片U8的3号端连接芯片U8的6号端、芯片U8的9号端、芯片U8的12号端、芯片U8的15号端、芯片U8的18号端、芯片U8的21号端、芯片U8的24号端、芯片U8的27号端与接地端，

所述的芯片U8的1号端连接IN_PWM1端，

所述的芯片U8的4号端连接IN_PWM2端，

所述的芯片U8的7号端连接IN_PWM3端，

所述的芯片U8的10号端连接IN_PWM4端，

所述的芯片U8的13号端连接IN_PWM5端，

所述的芯片U8的16号端连接IN_PWM6端，

所述的芯片U8的19号端连接IN_PWM7端，

所述的芯片U8的22号端连接IN_PWM8端，

所述的芯片U8的25号端连接IN_PWM9端。

进一步的，所述的12路PWM信号输出的隔离电路包括12个CMOS芯片，CMOS芯片U11接收PWM_01的输入信号，所述的CMOS芯片U11输出PWM_OUT_01，所述的CMOS芯片U11还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U12接收PWM_01的输入信号，所述的CMOS芯片U12输出PWM_OUT_02，所述的CMOS芯片U12还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U13接收PWM_03的输入信号，所述的CMOS芯片U13输出PWM_OUT_03，所述的CMOS芯片U13还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U14接收PWM_04的输入信号，所述的CMOS芯片U14输出PWM_OUT_04，所述的CMOS芯片U14还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U15接收PWM_05的输入信号，所述的CMOS芯片U15输出PWM_OUT_05，所述的CMOS芯片U15还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U16接收PWM_06的输入信号，所述的CMOS芯片U16输出PWM_OUT_06，所述的CMOS芯片U16还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U17接收PWM_07的输入信号，所述的CMOS芯片U17输出PWM_OUT_07，所述的CMOS芯片U17还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U18接收PWM_08的输入信号，所述的CMOS芯片U18输出PWM_OUT_08，所述的CMOS芯片U18还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U19接收PWM_09的输入信号，所述的CMOS芯片U19输出PWM_OUT_09，所述的CMOS芯片U19还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U20接收PWM_10的输入信号，所述的CMOS芯片U20输出PWM_OUT_10，所述的CMOS芯片U20还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U21接收PWM_11的输入信号，所述的CMOS芯片U21输出PWM_OUT_11，所述的CMOS芯片U21还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U22接收PWM_12的输入信号，所述的CMOS芯片U22输出PWM_OUT_12，所述的CMOS芯片U22还连接工作电压VCC端与接地端。

PWM信号输出用于执行电机或舵机的指令，由嵌入式ARM处理器定时脉冲宽度调制模式生成，用嵌入式ARM处理器的TIMx_ARR寄存器(自动重装载机寄存器)确定频率，TIMx_CCRx寄存器(捕获/比较寄存器)确定占空比，TIMx_CCMRx寄存器(捕获/比较模式寄存器)确定PWM模式；

嵌入式ARM处理器的10个通用定时器、2个高级定时器、2个基本定时器(TIM6和TIM7除外)都可产生PWM输出，高级定时器能产生7路PWM输出，通用定时器能产生4路PWM输出，足于满足飞行控制系统对PWM输出的需求。

电源接口J2的2号端连接电阻R20的一端、工作电压VCC12、滑变器RP1的一端、电池EQ的一端、电容E12的一端、电容C43的另一端与芯片U7的1号端，

所述的滑变器RP1的另一端连接电阻R21的一端与三极管Q14的基极b，所述的三极管Q14的发射极e连接电阻R19的一端，所述的三极管Q14的集电极c连接电容C45的一端、三极管Q15的基极b，所述的三极管Q15的集电极c连接电阻R22的一端，

所述的芯片U7的2号端连接二极管VD2的一端与电感L2的一端，所述的芯片U7的4号端连接电容E11的一端、电容C44的一端、工作电压VCC5与电感L2的一端，

所述的电源接口J2的1号端连接电阻R20的另一端、电阻R21的另一端、电容C45的另一端、电阻R22的另一端、电阻R19的另一端、电池EQ的另一端、电容E12的另一端、电容C43的另一端、芯片U7的3号端、芯片U7的5号端、二极管VD2的另一端、电容E11的另一端与电容C44的另一端。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种复合翼飞行控制器，其组成包括：无人机机舱(1)，其特征是：所述的无人机舱(1)的前端上方设置螺旋桨Ⅰ(4)，所述的螺旋桨Ⅰ(4)的上方为螺旋桨Ⅱ(2)，所述的无人机舱(1)的尾端还设置螺旋桨Ⅲ(3)，所述的无人机舱(1)的尾端设置弧形尾翼(5)，所述的无人机舱(1)的下方连接滑翔轮(6)；

所述的无人机机舱(1)内装入嵌入式ARM处理器，所述的嵌入式ARM处理器接收2路转速输入、ADC电压测量、9路遥控器PWM信号捕获与串行通信总线的信号，所述的串行通信总线与CAN总线双向传输信号，所述的串行通信总线与导航串口双向传输信号，所述的串行通信总线与激光高度计串口双向传输信号，所述的串行通信总线与外设串口双向传输信号，所述的串行通信总线与地面控制站通讯串口双向传输信号；

电源模块为嵌入式ARM处理器供电，所述的嵌入式ARM处理器向12路PWM信号输出传输信号，所述的12路PWM信号向12路舵面控制输出信号。

2.根据权利要求1所述的复合翼飞行控制器，其特征是：所述的2路转速输入包括运放器A1与运放器A2，所述的运放器A1的正输入端连接电阻R1的一端与电阻R2的一端，所述的电阻R1的另一端连接INPUT12V端，所述的电阻R2的另一端连接运放器A1的接地端与电容C1的一端，所述的电容C1的另一端连接运放器A1的输出端、运放器A1的负输入端与SYS_VOL_CHK端，

所述的运放器A2的正输入端连接电阻R3的一端与电阻R4的一端，所述的电阻R3的另一端连接SERVOVOL端，所述的电阻R4的另一端连接运放器A2的接地端与电容C2的一端，所述的电容C2的另一端连接运放器A2的输出端、运放器A2的负输入端与SERVO_VOL_CHK端，

所述的2路转速输入后的整形电路包括三极管Q1与三极管Q2，所述的三极管Q1的基极b连接电阻R5的一端，所述的电阻R5的另一端连接电容C3的一端与M_SPEED1端，所述的电容C3的另一端接地，所述的三极管Q1的发射极e连接工作电压VCC5，所述的三极管Q1的集电极c连接电阻R6的一端与电阻R7的一端，所述的电阻R7的另一端连接TTL_SPEED1端，所述的电阻R6的另一端接地，

所述的三极管Q2的基极b连接电阻R8的一端，所述的电阻R8的另一端连接电容C4的一端与M_SPEED2端，所述的电容C4的另一端接地，所述的三极管Q2的发射极e连接工作电压VCC5，所述的三极管Q2的集电极c连接电阻R9的一端与电阻R10的一端，所述的电阻R10的另一端连接TTL_SPEED2端，所述的电阻R9的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的复合翼飞行控制器，其特征是：所述的ADC电压测量包括芯片U5，所述的芯片U5的K端连接电阻R11的一端、芯片U5的REF端、电容C5的一端与VREF端，所述的芯片U5的A端接地，所述的电容C5的另一端接地，所述的电阻R7的另一端连接工作电压VCC5。

4.根据权利要求1所述的复合翼飞行控制器，其特征是：所述的串行通信总线包括芯片U8，所述的芯片U8的2号端连接芯片U8的5号端、芯片U8的8号端、芯片U8的11号端、芯片U8的14号端、芯片U8的17号端、芯片U8的20号端、芯片U8的23号端、芯片U8的26号端与工作电压VCC5，

所述的芯片U8的3号端连接芯片U8的6号端、芯片U8的9号端、芯片U8的12号端、芯片U8的15号端、芯片U8的18号端、芯片U8的21号端、芯片U8的24号端、芯片U8的27号端与接地端，

所述的芯片U8的1号端连接IN_PWM1端，

所述的芯片U8的4号端连接IN_PWM2端，

所述的芯片U8的7号端连接IN_PWM3端，

所述的芯片U8的10号端连接IN_PWM4端，

所述的芯片U8的13号端连接IN_PWM5端，

所述的芯片U8的16号端连接IN_PWM6端，

所述的芯片U8的19号端连接IN_PWM7端，

所述的芯片U8的22号端连接IN_PWM8端，

所述的芯片U8的25号端连接IN_PWM9端。

5.根据权利要求1所述的复合翼飞行控制器，其特征是：所述的12路PWM信号输出的隔离电路包括12个CMOS芯片，CMOS芯片U11接收PWM_01的输入信号，所述的CMOS芯片U11输出PWM_OUT_01，所述的CMOS芯片U11还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U12接收PWM_01的输入信号，所述的CMOS芯片U12输出PWM_OUT_02，所述的CMOS芯片U12还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U13接收PWM_03的输入信号，所述的CMOS芯片U13输出PWM_OUT_03，所述的CMOS芯片U13还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U14接收PWM_04的输入信号，所述的CMOS芯片U14输出PWM_OUT_04，所述的CMOS芯片U14还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U15接收PWM_05的输入信号，所述的CMOS芯片U15输出PWM_OUT_05，所述的CMOS芯片U15还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U16接收PWM_06的输入信号，所述的CMOS芯片U16输出PWM_OUT_06，所述的CMOS芯片U16还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U17接收PWM_07的输入信号，所述的CMOS芯片U17输出PWM_OUT_07，所述的CMOS芯片U17还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U18接收PWM_08的输入信号，所述的CMOS芯片U18输出PWM_OUT_08，所述的CMOS芯片U18还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U19接收PWM_09的输入信号，所述的CMOS芯片U19输出PWM_OUT_09，所述的CMOS芯片U19还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U20接收PWM_10的输入信号，所述的CMOS芯片U20输出PWM_OUT_10，所述的CMOS芯片U20还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U21接收PWM_11的输入信号，所述的CMOS芯片U21输出PWM_OUT_11，所述的CMOS芯片U21还连接工作电压VCC端与接地端；

CMOS芯片U22接收PWM_12的输入信号，所述的CMOS芯片U22输出PWM_OUT_12，所述的CMOS芯片U22还连接工作电压VCC端与接地端。