[发明专利]一种倾转旋翼无人机控制系统

权利要求书

1.一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，包括：

遥控指令解析部件，用于将地面遥控指令转换解析并发出操作控制及转换指令；

航向/姿态/速度控制通道，根据所述遥控指令解析部件的操作指令进行航向、姿态以及速度的控制；

动力短舱倾转控制通道，根据所述遥控指令解析部件的控制指令生成动力短舱倾转控制律，驱动左、右短舱同步倾转至目标模式；

动力输出模式转换系统，根据所述遥控指令解析部件的转换指令生成实际的动力模式转换指令，驱动左/右发动机动力输出模式切换机构动作，进而完成当前模式下的动力输出。

2.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述遥控指令解析部件，包括：

遥控信号接收机，接受来自地面遥控发射器送来的串行操控指令，将其转换俯仰、偏航、滚转、油门、动力短舱倾转以及动力输出模式转换等设备工作所需的多通道PWM指令信号，形成MCU组织机载设备协同操作的基本指令；

MCU，对所述遥控信号接收机的输入信号进行解析，并根据当前地面操作人员发来的操作指令所给定的任务内容，实时收集、处理机载传感器信息，结合当前模型样机所处的飞行模式、动力系统输出模式，以保证飞行航/姿稳定为前提，进行控制律综合以驱动所述旋翼桨盘、所述动力短舱倾转控制通道以及所述左/右发动机的动力输出模式转换相关设备协同工作，同时，将传感器信息以及相关机载设备工作状态信息通过机载数据链路回传至地面站；

GPS信号接收机组件，实时接收GPS卫星定位定位信号，实时测量模型样机的位置、速度和高度信号。

3.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述航向/姿态/速度控制通道，包括：

航姿/速度指令变换放大器；

旋翼桨盘伺服舵机，根据当所述遥控指令解析部件的操作指令实现俯仰、滚转、偏航以及总距的操纵；

旋翼桨盘，在所述旋翼桨盘伺服舵机的驱动下实现协同动作，产生对飞机航向、姿态及速度进行调节所需要的力和力矩；

机载MEMS陀螺加速度计，实时测量无人机的航向、姿态、质心加速度，并将测量数据反馈至输入端，实现航向、姿态及速度的闭环控制。

4.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述动力短舱倾转控制通道，包括：

短舱控制指令变换放大器，对所述遥控指令解析部件的倾转控制指令进行幅值与功率放大，发出驱动信号；

动力短舱倾转伺服舵机，按照所述倾转控制指令和所述驱动信号的幅值与极性，输出向动力短舱输出倾转力矩；

减速机构，将所述动力短舱倾转伺服舵机的输出力矩进行放大，输出短舱驱动信号；

动力短舱倾转角/角速度传感器，实时测量短舱倾转角、角速度，并将其反馈至指令输入端，形成闭环控制。

5.根据权利要求4所述的一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述动力短舱倾转角/角速度传感器，完成对短舱倾转角的实时测量，并将测量值反馈至倾转舵机指令输入端，形成负反馈，以实现对动力短舱实际倾转角的精确控制。

6.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述动力输出模式转换系统，包括：

指令变换放大器，将所述遥控指令解析部件的转换指令进行功率放大后，发出驱动发动机动力输出模式切换信号；

动力输出模式切换机构，根据所述发动机动力输出模式切换信号进行动力输出模式切换并发出发动机驱动信号；

左/右发动机，根据所述发动机驱动信号进行驱动控制；左右动力传动/同步机构，根据所述驱动控制信号对无人机发出动力输出；

左/右发动机转速传感器，实时测量所述旋翼桨盘转速，并将其反馈至指令输入端，形成闭环。

7.根据权利要求6所述的一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述左/右发动机转速传感器采用霍尔传感器，用于实时检测两个短舱旋翼的转速。

8.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述倾转旋翼无人机控制系统还包括机载测量数据通信系统，所述实时采集相关传感器输出信号，通过机载无线数传电台传回地面站以数字和图像形式进行同步显示，辅助地面操作人员完成对模型样机的飞行控制，同时，将上述信息存储在地面站磁盘中，供离线分析之用。

9.根据权利要求8所述的一种倾转旋翼无人机控制系统，其特征在于，所述机载测量数据通信系统，包括机载传感器测量数据通信设备和机载图像传感器数据回传设备，所述机载传感器测量数据通信设备采用433MHz无线数据传输模块，实现机载传感器测量数据、动力短舱倾转状态标志和动力输出模式标志的实时回传；所述机载图像传感器数据回传设备，用于对机舱内部位动力输出模式转换所设置的灯光标识的检测与视频监测信号回传。