無人機(jī)自動駕駛儀設(shè)計及控制方法_第1頁
無人機(jī)自動駕駛儀設(shè)計及控制方法_第2頁
無人機(jī)自動駕駛儀設(shè)計及控制方法_第3頁
無人機(jī)自動駕駛儀設(shè)計及控制方法_第4頁
全文預(yù)覽已結(jié)束

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、    無人機(jī)自動駕駛儀設(shè)計及控制方法    魏云鵬 朱罡 張源麟【摘要】自動駕駛儀在無人機(jī)運(yùn)行過程中發(fā)揮著十分重要的作用,有引導(dǎo)、跟蹤、導(dǎo)航以及穩(wěn)定無人機(jī)等功能。本文就此對無人機(jī)自動駕駛儀設(shè)計以及控制辦法相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析,明確自動駕駛儀的主要構(gòu)成,探究無人機(jī)自動駕駛儀的設(shè)計目標(biāo)等。通過對上述內(nèi)容的分析,以期為相關(guān)工作人員提供參考?!娟P(guān)鍵詞】無人機(jī);自動駕駛儀;設(shè)計前言在無人機(jī)運(yùn)行過程中,最重要的子系統(tǒng)莫過于自動駕駛儀。無人機(jī)中不涉及機(jī)載飛行員,因此需要自動駕駛儀對不同類型控制功能有效實(shí)現(xiàn),如自動起飛、執(zhí)行相關(guān)任務(wù)、到達(dá)目的地、自動著陸等。保證無人機(jī)性能

2、、控制的穩(wěn)定性,相關(guān)的工作需要優(yōu)化不同環(huán)節(jié)的配置、設(shè)計工作。1無人機(jī)自動駕駛儀工作原理大氣數(shù)據(jù)傳感器單元、飛行狀態(tài)控制單元、慣性和gps傳感器單元以及微處理器單元是無人機(jī)自動駕駛儀的主要單元組成。作為飛行控制以及處理數(shù)據(jù)的核心,微處理器需要同時保證較快的效應(yīng)速度以及完善的數(shù)字信號處理工作。自動駕駛儀的的主要工作原理如下:地面站將相應(yīng)的控制指令,如無人機(jī)飛行的空中速度、空中姿態(tài)、飛行高度以及航線信息等,借助無線電接收模塊,將指令信息傳遞給第一處理器中,同時控制指令信號會有效存儲相應(yīng)的控制指令,結(jié)合角速率陀螺,從而明確現(xiàn)階段無人機(jī)姿態(tài)信息誤差信號,隨后由第一處理器判斷,應(yīng)用pid控制率有效修正誤差

3、信號,借助調(diào)速器對電機(jī)轉(zhuǎn)速有效調(diào)節(jié),經(jīng)由控制舵機(jī)方向舵以及副翼舵結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)工作,對無人機(jī)姿態(tài)控制工作有效實(shí)現(xiàn)。借助大氣數(shù)據(jù)傳感器,能夠?qū)o人機(jī)的空速和高速模擬信號有效獲取,借助相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器形成數(shù)字信號,并經(jīng)由第一處理器對形成的誤差信號有效修正,有效控制無人機(jī)的空速和度。借助gps接收機(jī),能夠?qū)o人機(jī)的規(guī)劃航信以及位置信號之間的誤差信號有效獲取,有效控制無人機(jī)的導(dǎo)航工作。第一處理器和第二處理器的相關(guān)數(shù)據(jù)會借助下行通信接口,傳送給無線發(fā)射模塊,并將信號傳遞給地面站中,從而保證工作人員對無人機(jī)的有效控制。2自動駕駛儀系統(tǒng)人員設(shè)計2.1設(shè)計模擬量通道該通道設(shè)計工作主要是借助ad采集模塊

4、,采集轉(zhuǎn)換相應(yīng)的模擬量信號。為了對信號精度提升,可以應(yīng)用f2812自帶的ad轉(zhuǎn)換器,對電源、溫度信號等有效采集。應(yīng)用模塊轉(zhuǎn)換器ads8344,能夠?qū)铀俣扔?、動靜壓傳感器以及角速率陀螺等信號進(jìn)行有效的采集。如果ad供電電壓為5v,匹配的模擬通道輸入范圍便是0-5v,滿足傳感器信號電平的需求。但另一方面,需要考慮ad芯片與f2812接口之間不同的電平水平,需要有效轉(zhuǎn)換電平。2.2調(diào)理傳感器信號0-5v是動靜壓傳感器、角速率陀螺的輸出電壓范圍,并借助低通濾波電路連接ads8344輸入端。1.9-3.1v是加速度計模擬量輸出范圍,受到內(nèi)部輸出阻抗的影響,模擬量會出現(xiàn)不足的驅(qū)動力情況,因此需要在輸出信

5、號的基礎(chǔ)上,對驅(qū)動能力有效增強(qiáng)。同時,為了對輸入范圍精度有效匹配,需要對不同方面電壓有效考慮。2.3擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器在自動駕駛儀中,記錄、保存數(shù)據(jù)是重要工作之一。擴(kuò)展非易失性存儲器,能夠?qū)Σ煌矫娴墓δ苡行?shí)現(xiàn),如對參數(shù)有效控制、存儲航路點(diǎn)信息與導(dǎo)航、對無人機(jī)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)有效存儲,為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)等。為了實(shí)現(xiàn)對存儲器的擴(kuò)展工作,可以借助相關(guān)的芯片,如fm25256b芯片,該芯片應(yīng)用鐵電技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的制造工作,且還該芯片還具有spi總線接口,能夠與不同通電有效連接。2.4輸入輸出舵控信號應(yīng)用f2812,能夠借助其自身的pwm波形發(fā)生器,能夠提升便利性,對cpu開銷有效減少,加之16位分辨率

6、,能夠?qū)?zhí)行機(jī)構(gòu)動作的精度有效保證。pwm輸出電壓和舵機(jī)控制信號電壓幅值分別為3.3v和4-6v,可以借助相關(guān)的驅(qū)動芯片進(jìn)行相應(yīng)的升壓轉(zhuǎn)換工作。3設(shè)計控制、導(dǎo)航方案無人機(jī)姿態(tài)信息是設(shè)計導(dǎo)航、控制方案時需要重視的信息。在一些小型無人機(jī)中,可能不適合對光纖陀螺、機(jī)械陀螺應(yīng)用,因為其有較高的成本以及較大的體積。微機(jī)電技術(shù)的發(fā)展使得mems應(yīng)用范圍也進(jìn)一步擴(kuò)大,該設(shè)備有較低的成本、較小的體積。相關(guān)工作人員需要明確姿態(tài)角,針對對角速率陀螺輸出信號開展相應(yīng)的積分工作。但另一方面,對于成本較低的角速率陀螺,其有較大的漂移,很容易在短時間內(nèi)出現(xiàn)誤差,需要借助其他方式修正上述誤差。借助敏感重力加速度,能夠?qū)铀?/p>

7、度計的姿態(tài)角有效估計。載體位于均勻運(yùn)動或是靜止的過程中,應(yīng)用上述方法有較高的精度,但是如果有其他因素干擾,很容易導(dǎo)致誤差。因此可以借助三周角速率陀螺以及三周加速度計構(gòu)成相應(yīng)的測量單元,有效估算無人機(jī)穩(wěn)態(tài)飛行時的姿態(tài),對姿態(tài)誤差有效避免,對姿態(tài)估計的動態(tài)性能有效保證。對無人機(jī)位置、姿態(tài)控制和穩(wěn)定性保證,是自動駕駛儀的主要控制任務(wù)??刂破饕话銥殡p回路結(jié)構(gòu),具體分為內(nèi)回路和外回路,傳感器、無人機(jī)以及舵機(jī)共同構(gòu)成穩(wěn)定的資源以及控制回路,穩(wěn)定的控制回路是外回路主要組成。角速率陀螺主要提供內(nèi)回路角速率反饋信號,角速率陀螺以及綜合加速度計的信息進(jìn)行濾波算法得到姿態(tài)反饋信號。gps接收機(jī)提供外回路的航向信息和

8、位置,空速信息、氣壓高度由動靜壓傳感器提供,主要控制方式為三通道。借助縱向通道,能夠?qū)Ψ€(wěn)定、控制工作有效實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計工作中,重要內(nèi)容之一即是設(shè)計航跡跟蹤方案。航跡跟蹤方案設(shè)計,即是對導(dǎo)引律設(shè)計,保證無人機(jī)在運(yùn)行的過程中,能夠真不同航路點(diǎn)精準(zhǔn)通過,從而順利完成飛行任務(wù)。以小型無人機(jī)為例,其一般能夠飛行幾十公里,在對不同數(shù)據(jù)計算的過程中,為了對計算的便捷性提升,可以將起飛點(diǎn)定為原點(diǎn),并將導(dǎo)航坐標(biāo)系定為北天東坐標(biāo)系。經(jīng)緯度信息能夠被gps接收機(jī)有效提供,需要對導(dǎo)航坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)有效轉(zhuǎn)換,并對任務(wù)點(diǎn)和航電有效轉(zhuǎn)換。將無人機(jī)當(dāng)前位置以及所要經(jīng)過的位置轉(zhuǎn)化到相應(yīng)的坐標(biāo)系中,從而明確不同數(shù)據(jù),并將相應(yīng)的指令傳輸?shù)讲煌南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)之中,保證對無人機(jī)自動駕駛儀控制的質(zhì)量和效率。4總結(jié)綜上所述,本文主要對無人機(jī)自動駕駛儀設(shè)計相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了相應(yīng)的分析。在對系統(tǒng)以及相關(guān)方案設(shè)計的過程中,需要在工作原理基礎(chǔ)上,對不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析,保證不同方面設(shè)計工作的質(zhì)量和效率,從而對控制自動駕駛儀穩(wěn)定性有效提升。針對設(shè)計中的不足,相關(guān)工作人員仍要加強(qiáng)研究。【參考文獻(xiàn)】1郎為民,趙毅豐,姚晉芳等.無人機(jī)自動駕駛儀設(shè)計問題研究

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論