一种可变形飞行器的无人机控制系统设计与实验

时间:2013-08-21来源:网络

6.1.4 RC遥控器和接收机的修改和配置
出于安全考虑,系统中保留传统的RC遥控和接收是必要的。由于Tiny 2.11控制板需要直接读入PPM信号进行处理,所以对于普通的PPM接收机,要使用示波器找出电路中PPM信号的接入点,焊接导线引出,再接入Tiny 2.11控制板。当前实验采用的是天地飞WFR09-P 8通道接收器,其电路修改如图15所示。

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各通道信号都需使用Real time plotter和Message工具确定信号范围和中点,从而正确设置各通道的控制量及输入方向。
6.2 飞行试验
6.2.1 模型测试
在不装备自主飞行电子设备的情况下,使用传统RC遥控器和接收机,手动控制模型进行飞行测试。测试目的是检验模型的稳定性和操控性,估计模型能否进行自主飞行,并进行相应的修改和调整。
6.2.2 装载控制设备的模型地面测试
该测试与上面的电子设备调试基本相同,差异在于此时各电子设备都布设在机舱内。须注意以下几点:模型重量的控制和重心的合理配置;舵机的方向调整,确保在AUTO模式下和手控状态下舵面偏转方向一致;电子设备的绝缘保护;抗干扰措施。Xbee Modem与RC接收机应尽量远离电调,它们之间的距离也应尽可能大。此外,接入Tiny控制板的大量导线要用小磁珠扎在末端,以减小电磁干扰。
6.2.3 自主飞行测试
在自主飞行试验之前,除了要进行上述各项测试工作,还必须完成飞行相关配置和飞行计划的编写,编译和软件模拟等工作。
(1)飞行相关配置。这包括电机、舵机、GPS、Xbee modem、RC遥控等配置;
(2)飞行计划编写。为自主飞行编写合适的飞行计划,包括初始位置、飞行航迹和飞行高度等。注意要事先用手持GPS确定试飞场地的经纬坐标;
(3)飞行模拟。各配置文件编写完成,编译无误后,在地面站进行飞行模拟。模拟无误后,上传至控制板。
(4)实际飞行。各项准备工作完成后,到预期地点进行实际飞行。

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飞行器从home出发,绕以S1为中心的圆飞行。在从home到L1这阶段,飞行器副翼收缩,快速飞行,在飞行中根据收到的GPS信号,不断调整自己的轨迹,到达L1处飞行状态基本稳定,飞行器副翼展开进行定点盘旋。

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当飞行器在L2处接收到调整飞行计划命令时,副翼收缩,快速飞行,到达L3处飞行器飞行状态基本稳定,副翼伸展,进行定点盘旋。

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图18实时改变盘旋中心点实际飞行的情况达到了预期效果,实现了预期功能。

7 结束语
系统复杂度较高,所需设备也较多。但是可以自主飞行,同时实现航迹和姿态控制。机载辅助电路将信号发回地面后,完全可以使用独立编制的控制算法进行控制,而信号处理则由软件完成。由于地面平台速度很快,信号延迟不会有太大影响。针对变形飞行器模型,可以充分利用其可变形的特点,实现性能最优化。

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关键词: 变形飞行器 飞控系统 无人机 地面控制站 实验

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