登录
加入联盟
找回密码
航空人生
新一代连飞客户端下载
空管人生
中国航空运动协会推荐
WEFLY
模拟飞行玩家聊天工具
门户
文章
商城
二手市场
外包服务
模飞软件
硬件设备
飞行体验
学院
云课堂
问答
资料下载
论坛
模拟飞行
低空飞行
太空探索
航圈
资源
素材
下载
企业
无人机论坛
»
论坛
›
无人机DIY专区
›
飞控开发区
›
小型无人机飞控系统如何组成和设计?
返回列表
发新帖
查看:
1159
|
回复:
0
小型无人机飞控系统如何组成和设计?
[复制链接]
吹毛成仙
吹毛成仙
当前离线
积分
1688
窥视卡
雷达卡
46
主题
848
帖子
1688
积分
金牌飞友
金牌飞友, 积分 1688, 距离下一级还需 1312 积分
金牌飞友, 积分 1688, 距离下一级还需 1312 积分
积分
1688
飞币
838
注册时间
2017-8-18
发消息
发表于 2022-12-23 13:30:18
|
显示全部楼层
|
阅读模式
在经历了早期的遥控飞行后,目前其导航控制方式已经发展为自主飞行和智能飞行。导航方式的改变对飞行控制计算机的精度提出了更高的要求;随着小型无人机执行任务复杂程度的增加,对飞控计算机运算速度的要求也更高;而小型化的要求对飞控计算机的功耗和体积也提出了很高的要求。高精度不仅要求计算机的控制精度高,而且要求能够运行复杂的控制算法,小型化则要求无人机的体积小,机动性好,进而要求控制计算机的体积越小越好。
在众多处理器芯片中,最适合小型飞控计算机CPU的芯片当属TI公司的TMS320LF2407,其运算速度以及众多的外围接口电路很适合用来完成对小型无人机的实时控制功能。
它采用哈佛结构、多级流水线操作,对数据和指令同时进行读取,片内自带资源包括16路10位A/D转换器且带自动排序功能,保证最多16路有转换在同一转换期间进行,而不会增加CPU的开销;40路可单独编程或复用的通用输入/输出通道;5个外部中断;集成的串行通信接口(SCI),可使其具备与系统内其他控制器进行异步(RS485)通信的能力;16位同步串行外围接口(SPI)能方便地用来与其他的外围设备通信;还提供看门狗定时器模块(WDT)和CAN通信模块。
飞控系统组成模块
飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据,经计算处理,输出控制指令给执行机构,实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任务设备的工作状态参数实时传送给机载无线电数据终端,经无线电下行信道发送回地面测控站。
按照功能划分,该飞控系统的硬件包括:主控制模块、信号调理及接口模块、数据采集模块以及舵机驱动模块等。
模块功能
各个功能模块组合在一起,构成飞行控制系统的核心,而主控制模块是飞控系统核心,它与信号调理模块、接口模块和舵机驱动模块相组合,在只需要修改软件和简单改动外围电路的基础上可以满足一系列小型无人机的飞行控制和飞行管理功能要求,从而实现一次开发,多型号使用,降低系统开发成本的目的。系统主要完成如下功能:
(1)完成多路模拟信号的高精度采集,包括陀螺信号、航向信号、舵偏角信号、发动机转速、缸温信号、动静压传感器信号、电源电压信号等。
由于CPU自带A/D的精度和通道数有限,所以使用了另外的数据采集电路,其片选和控制信号是通过EPLD中译码电路产生的。
(2)输出开关量信号、模拟信号和PWM脉冲信号等能适应不同执行机构(如方向舵机、副翼舵机、升降舵机、气道和风门舵机等)的控制要求。
(3)利用多个通信信道,分别实现与机载数据终端、GPS信号、数字量传感器以及相关任务设备的通信。由于CPU自身的SCI通道配置的串口不能满足系统要求,设计中使用多串口扩展芯片28C94来扩展8个串口。
系统软件设计
该系统的软件设计分为2部分,即逻辑电路芯片EPLD译码电路的程序设计和飞控系统的应用程序设计。
逻辑电路程序设计
EPLD用来构成数字逻辑控制电路,完成译码和隔离以及为A/D,D/A,28C94提供片选信号和读/写控制信号的功能。
该软件的设计采用原理图输入和VERILOGHDL语言编程的混合设计方式,遵循设计输入→设计实现→设计校验→器件编程的流程。系统使用了两片ispLSI1048芯片,分别用来实现对A/D,D/A的控制和对串口扩展芯片28C94的控制,参数来源于翼趣无人机网。
系统应用程序设计
由于C语言不但能够编写应用程序、系统程序,还能像汇编语言一样直接对计算机硬件进行控制,编写的程序可移植性强。由于以DSP为核心设计的系统中涉及到大量对外设端口的操作,以及考虑后续程序移植的工作,所以飞控系统的应用程序选用BC3.1来设计,分别实现飞行控制和飞行管理功能。
软件按照功能划分为4个模块:时间管理模块、数据采集与处理模块、通信模块、控制律解算模块。
通过时间管理模块在毫秒级时间内对无人机进行实时控制;数据采集模块采集无人机的飞行状态、姿态参数以及飞行参数、飞行状态及飞行参数进行遥测编码并通过串行接口传送至机载数据终端,通过无线数据信道发送到地面控制站进行飞行监控;姿态参数通过软件内部接口送控制律解算模块进行解算,并将结果通过D/A通道送机载伺服系统,控制舵机运行,达到调整、飞机飞行姿态的目的;通信模块完成飞控计算机与其他机载外设之间的数据交换功能。
利用高速DSP控制芯片在控制律计算和数据处理方面的优势及其丰富的外部资源,配合大规模可编程逻辑器件CPLD以及串行接口扩展芯片28C94设计小型机载飞控计算机,以其为核心设计的小型无人机飞控系统具有功能全,体积小,重量轻,功耗低的特点,很好地满足了小型无人机对飞控计算机高精度、小型化、低成本的要求。该设计已成功应用于某验证无人机系统。
本文转载自网络
专注于机器人、无人机/车,工程师都关注的“机器人网”
无人机
相关帖子
•
周深南昌演唱会《Monsters》无人机舞台全景
•
大疆无人机的电池为什么这么大个容量却这么小,而有些移动电源这么小容量...
•
星域传奇迷你折叠无人机-详细介绍
•
"中国无人机称霸全球?性价比领先,技术升级中,未来可期!"
•
飞行汽车?车载无人机?
•
一台跌下2000的”王者“大疆Air2 24年还值得买吗?无人机测评
•
中国反无人机装备"六大流派"谁才是未来?
•
[熟肉]英国金融时报:美国能否禁止中国无人机?|2024-11-22|中英双语|美剧级字幕
•
我把1000买的无人机拆了取摄像头造潜水艇!
•
无人机与低空经济:开启新质生产力的新时代
回复
使用道具
举报
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
千斤顶
照妖镜
返回列表
发新帖
高级模式
B
Color
Image
Link
Quote
Code
Smilies
您需要登录后才可以回帖
登录
|
加入联盟
本版积分规则
发表回复
回帖后跳转到最后一页
快速回复
返回顶部
返回列表