CN207752372U - 一种六旋翼无人机飞行控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于多旋翼飞行器技术领域，公开了一种六旋翼无人机飞行控制装置，导航器放置在所述机架中间位置；所述导航器中设置有两组陀螺仪、两组加速度计和两组磁强计数据。本实用新型采融合三种传感器数据得到姿态角和姿态角速率，增强了抗干扰能力；采用智能电调，接收PWM信号，具备IIC总线接口，可以实时监测电机的转动情况；飞行控制器针对电机停转的信息，调整控制策略，立即制动，采用缓慢下降的方式，迫降在发生故障的地点，有效降低了炸机风险，降低了损失，增强了飞行的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于多旋翼飞行器技术领域，尤其涉及一种六旋翼无人机飞行控制装置。
背景技术
姿态估算和姿态控制是六旋翼无人机底层控制的核心，估算精度和控制的稳定性直接影响六旋翼无人机飞行控制系统的精度和稳定性。通常情况下，姿态估算是由陀螺仪，加速度计和磁强计给出，使得容易引入机体振动，机体运动加速度，阵风，电磁干扰等诸多干扰因素。一旦姿态估算误差变大，则姿态控制也将难以稳定进行。另一方面，六旋翼无人机通过六个电机的转速差控制，提供转动力矩，来实现六旋翼无人机的姿态控制。在飞行过程中，如果一个电机发生停转，将产生灾难性的后果。现有的六旋翼无人机，通常使用固定增益互补滤波的方法进行姿态估算，在无人机悬停和小范围机动时，能够正确估算无人机的飞行姿态。但是在姿态变化比较剧烈时，其估算的飞行姿态会有相位滞后和幅值衰减，对姿态控制带来不利的影响。另一方面，现有的六旋翼无人机使用的动力系统，都是以PWM波作为输入信号，进行转速控制，进而控制升力。动力系统没有进行反馈。而六旋翼包含六套动力系统，一旦某一套动力系统发生错误，无法响应控制指令，则会导致整个飞行控制系统紊乱，增加了炸机的风险。因此，进一步提升姿态估算的准确性和增加动力系统反馈，对提升六旋翼无人机的可靠性具有重要的意义。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有的六旋翼无人机的动力系统存在无法响应控制指令，导致整个飞行控制系统紊乱，容易炸机。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种六旋翼无人机飞行控制装置。
本实用新型是这样实现的，一种六旋翼无人机飞行控制装置，所述六旋翼无人机飞行控制装置设置有：
机架；
导航器放置在所述机架中间位置；
所述导航器中设置有两组陀螺仪、两组加速度计和两组磁强计数据。
所述六旋翼无人机飞行控制装置进一步包括：
螺旋桨；
所述螺旋桨通过螺帽压紧于电机的轴端；
起落架与所述机架之间采用柔性连接；
飞行控制器、接收机和GPS通过螺钉固连与所述机架上侧；
光流计和超声波传感器固连于所述机架下方。
进一步，所述电机固连于机臂上；相间60度分布在所述机架。
进一步，无线通讯器与所述飞行控制器连接。
进一步，所述导航器通过串口、IIC或PWM连接传感器。
进一步，光流计和超声波传感器固连于所述机架下方。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：
(1)本实用新型的陀螺仪、加速度计和磁强计均为两组，获得不同采样频率下的传感器数据，任意单一传感器失效，均有另一套数据可用，提高了导航系统的可靠性和稳定性。
(2)本实用新型融合三种传感器数据得到姿态角和姿态角速率，对姿态变化剧烈的情况也可适用。
(3)本实用新型通过IIC总线接口，实现实时监测电机的转动情况。一旦发现电机停转，立即通过IIC将电机停转的信息发送至飞行控制器。
(4)飞行控制器针对电机停转，调整控制策略，立即制动，采用缓慢下降的方式，迫降在发生故障的地点；降落后，自动闭锁，防止电机再次转动。此种机制，有效降低了炸机风险，降低了损失，增强了飞行的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的六旋翼无人机飞行控制装置结构示意图；
图中：1、机臂；2、电子调速器；3、光流计和超声波传感器；4、起落架；5、电机；6、螺旋桨；7、接收机；8、飞行控制器；9、GPS；10、导航器；11、安全开关；12、无线通讯器。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
本实用新型以高可靠性飞行为目标，增强了六旋翼无人机飞行的稳定性，具备特定情况的紧急处理机制，抗干扰能力强，可以实现远程监控和遥控，从而有效的提高了六旋翼无人机飞行的可靠性。
下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。
如图1所示，本实用新型实施例提供的六旋翼无人机飞行控制装置包括：机臂1、电子调速器2、光流计和超声波传感器3、起落架4、电机5、螺旋桨6、接收机7、飞行控制器8、GPS9、导航器10、安全开关11、无线通讯器12。
螺旋桨6使用螺帽压紧于电机5的轴端，电机5固连于机臂1上，均匀分布在机架周围，相间60度；起落架4与机架之间采用柔性连接；导航器10、飞行控制器8、接收机7和GPS9通过螺钉固连与机架上侧；导航器10放置在中间位置；光流计和超声波传感器3固连于机架下方。无线通讯器12与飞行控制器8连接，
导航器10的内置传感器为MPU9250，Fxos8700，L3gd20，MS5611。
导航器10通过串口，IIC和PWM三种方式，可以外扩具备此接口的传感器。处理器采用stm32F105。飞行控制器3的处理器采用stm32F427。无线通讯模块4采用Xbee，可以全双工工作。
导航器10中陀螺仪、加速度计和磁强计数据均为两组。MPU9250的陀螺仪和加速度计采样频率为1Khz，MPU9250的磁强计采样频率为200Hz，L3gd20的陀螺仪采样频率为1Khz，FXOS8700的加速度计和磁强计采样频率为300Hz。加速度计采样频率错开，有助于防止机架振动对采样数据的影响。
本实用新型需要25V直流电源供电，可使用6s，22000mA锂电池；上电后，各个组件自行启动；导航器10采集内置和外置传感器的信息，估算六旋翼的飞行状态。内置传感器包括：mpu9250，l3gd20，fxos8700，ms5611。外置传感器包括：gps，px4flow。导航器10的主控芯片采用stm32f105；飞行控制器8的主控芯片使用stm32f427，控制多路PWM输出和GPIO的输入输出。导航器10测量飞行状态信息，通过串口，将飞行状态发送给飞行控制器8。飞行控制器8根据控制指令和飞行状态的误差，通过PID控制器，给出六个电调的PWM输入，控制电机旋转，产生升力和力矩，进而控制六旋翼的运动。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种六旋翼无人机飞行控制装置，其特征在于，所述六旋翼无人机飞行控制装置设置有：
机架；
导航器放置在所述机架中间位置；
所述导航器中设置有两组陀螺仪、两组加速度计和两组磁强计数据。
2.如权利要求1所述的六旋翼无人机飞行控制装置，其特征在于，所述六旋翼无人机飞行控制装置进一步包括：
螺旋桨；
所述螺旋桨通过螺帽压紧于电机的轴端；
起落架与所述机架之间采用柔性连接；
飞行控制器、接收机和GPS通过螺钉固连与所述机架上侧；
光流计和超声波传感器固连于所述机架下方。
3.如权利要求2所述的六旋翼无人机飞行控制装置，其特征在于，所述电机固连于机臂上；相间60度分布在所述机架。
4.如权利要求2所述的六旋翼无人机飞行控制装置，其特征在于，无线通讯器与所述飞行控制器连接。
5.如权利要求1所述的六旋翼无人机飞行控制装置，其特征在于，所述导航器通过串口、IIC或PWM连接传感器。
6.如权利要求1所述的六旋翼无人机飞行控制装置，其特征在于，光流计和超声波传感器固连于所述机架下方。
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Assignee: Zhejiang zhilingfei Aviation Technology Co.,Ltd. Assignor: INTELLIGENT & AGILE AEROCRAFT (BEIJING) TECHNOLOGY CO.,LTD. Contract record no.: X2019980000480 Denomination of utility model: Six rotor unmanned aerial vehicle flight control unit Granted publication date: 20180821 License type: Common License Record date: 20191101 |
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