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無人機(jī)飛控系統(tǒng):小型無人機(jī)飛控系統(tǒng)組成及工作原理

發(fā)布日期:2016-07-10??來源:AOPA無人機(jī)我要投稿我要評論

(1)完成多路模擬信號的高精度采集,包括陀螺信號、航向信號、舵偏角信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、缸溫信號、動靜壓傳感器信號、電源電壓信號等。
   

由于CPU自帶A/D的精度和通道數(shù)有限,所以使用了另外的數(shù)據(jù)采集電路,其片選和控制信號是通過EPLD中譯碼電路產(chǎn)生的。
   

無人機(jī)飛控系統(tǒng)
       
   

(2)輸出開關(guān)量信號、模擬信號和PWM脈沖信號等能適應(yīng)不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如方向舵機(jī)、副翼舵機(jī)、升降舵機(jī)、氣道和風(fēng)門舵機(jī)等)的控制要求。
   

(3)利用多個(gè)通信信道,分別實(shí)現(xiàn)與機(jī)載數(shù)據(jù)終端、GPS信號、數(shù)字量傳感器以及相關(guān)任務(wù)設(shè)備的通信。由于CPU自身的SCI通道配置的串口不能滿足系統(tǒng)要求,設(shè)計(jì)中使用多串口擴(kuò)展芯片28C94來擴(kuò)展8個(gè)串口。
   
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為2部分,即邏輯電路芯片EPLD譯碼電路的程序設(shè)計(jì)和飛控系統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。
   
無人機(jī)飛控系統(tǒng)

   
邏輯電路程序設(shè)計(jì)

EPLD用來構(gòu)成數(shù)字邏輯控制電路,完成譯碼和隔離以及為A/D,D/A,28C94提供片選信號和讀/寫控制信號的功能。
   

該軟件的設(shè)計(jì)采用原理圖輸入和VERILOG HDL語言編程的混合設(shè)計(jì)方式,遵循設(shè)計(jì)輸入→設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)→設(shè)計(jì)校驗(yàn)→器件編程的流程。系統(tǒng)使用了兩片ispLSI1048芯片,分別用來實(shí)現(xiàn)對A/D,D/A的控制和對串口擴(kuò)展芯片28C94的控制,參數(shù)來源于翼趣無人機(jī)網(wǎng)。
   
系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

由于C語言不但能夠編寫應(yīng)用程序、系統(tǒng)程序,還能像匯編語言一樣直接對計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行控制,編寫的程序可移植性強(qiáng)。由于以DSP為核心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中涉及到大量對外設(shè)端口的操作,以及考慮后續(xù)程序移植的工作,所以飛控系統(tǒng)的應(yīng)用程序選用BC 3.1來設(shè)計(jì),分別實(shí)現(xiàn)飛行控制和飛行管理功能。     
   

軟件按照功能劃分為4個(gè)模塊:時(shí)間管理模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、通信模塊、控制律解算模塊。
   

通過時(shí)間管理模塊在毫秒級時(shí)間內(nèi)對無人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制;數(shù)據(jù)采集模塊采集無人機(jī)的飛行狀態(tài)、姿態(tài)參數(shù)以及飛行參數(shù)、飛行狀態(tài)及飛行參數(shù)進(jìn)行遙測編碼并通過串行接口傳送至機(jī)載數(shù)據(jù)終端,通過無線數(shù)據(jù)信道發(fā)送到地面控制站進(jìn)行飛行監(jiān)控;姿態(tài)參數(shù)通過軟件內(nèi)部接口送控制律解算模塊進(jìn)行解算,并將結(jié)果通過D/A通道送機(jī)載伺服系統(tǒng),控制舵機(jī)運(yùn)行,達(dá)到調(diào)整、飛機(jī)飛行姿態(tài)的目的;通信模塊完成飛控計(jì)算機(jī)與其他機(jī)載外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換功能。
   

利用高速DSP控制芯片在控制律計(jì)算和數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢及其豐富的外部資源,配合大規(guī)??删幊踢壿嬈骷﨏PLD以及串行接口擴(kuò)展芯片28C94設(shè)計(jì)小型機(jī)載飛控計(jì)算機(jī),以其為核心設(shè)計(jì)的小型無人機(jī)飛控系統(tǒng)具有功能全,體積小,重量輕,功耗低的特點(diǎn),很好地滿足了小型無人機(jī)對飛控計(jì)算機(jī)高精度、小型化、低成本的要求。該設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用于某驗(yàn)證無人機(jī)系統(tǒng)。   

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