[发明专利]一种倾转旋翼无人机控制系统

说明书

技术领域

本发明属于无人机控制技术领域，具体涉及一种倾转旋翼无人机控制系统。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，无人机已在军用和民用的各个领域发挥着越来越重要的作用。但从目前发展现状来看，大致可分为直升机类，多旋翼类和固定翼类。直升机类其特点是，起降灵活，载重量大，大多采用油动发动机，航程相对多旋翼较远。但其缺点是结构复杂，操控难度大，维护成本高，而切由于主旋翼主旋翼直径大，旋转速度快，其危险性相对较大。多旋翼类是近几年发展最快的新型飞行器，由于结构简单，易于操控成本低，可垂直起降，拥有直升机的大多优势，因而大有取代直升机类无人机的趋势，唯一美中不足的是由于采用电动动力，其电池的续航能力差，在长航时领域也大大受到了限制。固定翼类一直是无人机中的领航者，其航速快，航程远，载重量大，具有其他类无人机无法比拟的优势。大到军用无人机，小到民用航测、巡逻、侦查、搜救的无人机，仍然是固定翼类无人机一统天下。但由于起飞降落需要跑道，不能垂直起降，其应用范围也受到了很大限制，其使用效率也大打折扣。因而研发既能垂直起降，有能长航时飞行的综合类无人机是势在必行。国内也有在航展上推出的能垂直起降的固定翼无人机，但其原理只是把一个三轴的多旋翼飞行器叠加在一架固定翼飞机上，其技术简单结构笨重，在固定翼模式下飞行效率低下。

倾转旋翼无人机飞行控制的基本工作方式为自动控制+地面遥控站方式。考虑到倾转旋翼无人机在飞行控制原理方面的特殊性，飞行控制系统与动力系统、机载动力输出监测系统存在很强的关联性，我们在此处提出有别于传统飞行控制系统概念的“倾转旋翼无人机控制系统”设计。专利一种可倾转旋翼机及其控制方法(公开号：CN105083551A)公开了一种旋翼机包括四组可倾转的旋翼，两个可偏转的机翼，垂尾，发动机，倾转机构和变距机构以及飞行控制系统，垂尾、机翼分别安装在机身上并受操纵系统控制，四组旋翼分别连接有发动机、倾转机构和变距机构；每组所述可倾转的旋翼包括若干桨叶、桨毂、变距拉杆和倾转短舱，各桨叶分别通过桨毂和变距拉杆与所述倾转短舱连接，所述倾转短舱内设有倾转机构，所述倾转机构通过倾转铰连接在机翼大梁上，机翼另有一套独立的偏转机构可实现机翼的上下偏转，该专利的效果在于结合了旋翼机和固定翼飞机的优点，但是只从硬件上作出了改进，并没有真正的从具体原理上实现倾转旋翼无人机的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种倾转旋翼无人机控制系统，实现多通道控制模式，可实时测量倾转旋翼无人机各种飞行状态。

本发明提供了如下的技术方案：

一种倾转旋翼无人机控制系统，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。

优选的，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。

优选的，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；