[发明专利]一种通用飞行控制系统及方法

权利要求书

1.一种通用飞行控制方法，通用飞行控制系统，包括相互通信连接的调参软件和设备硬件；

所述设备硬件包括飞控和遥控器，所述遥控器与飞控通信连接；

所述调参软件用于设置遥控器的各个通道动作时，飞行器对应的执行机构作出的具体动作，进而使遥控器对飞行器机体进行姿态控制；

所述遥控器用于根据调参软件的设置，对飞行器进行姿态控制；

所述飞控用于根据调参软件的设置和遥控器发送的控制信号，生成执行指令信号；

所述飞控包括陀螺仪、加速度计、气压高度计、定位模块和控制处理单元；

所述陀螺仪、加速度计、气压高度计和定位模块均与所述控制处理单元连接；

所述陀螺仪用于测量飞行器的角速度；

所述加速度计用于测量飞行器当前的加速度和飞行速度；

所述气压高度计用于测量飞行器的相对海拔高度；

所述定位模块用于确定飞行器的当前位置信息；

所述控制处理单元用于根据角速度、加速度、飞行速度、相对海拔高度、位置信息和遥控器发出的控制信号输出PID偏差数据，并根据该PID偏差数据调节飞行器电机的输出功率和舵机的偏转角度，使飞行器保持期望姿态飞行；其特征在于，包括以下步骤：

S1、在调参软件上配置飞行器的执行机构和4个自由度上的响应系数，并输入4个自由度的PID值；

S2、将调参软件上配置和输入的数据作为配置数据，并通过串口下载至飞控的控制处理单元中，并生成各通道函数表达式；

S3、确定当前飞行器的姿态信息，并将其传输至控制处理单元；

S4、将遥控器发出的控制信号作为期望响应，根据当前姿态信息计算期望响应与实际值的差值，并经PID运算出控制值；

S5、根据控制值和存储在控制处理单元中的配置数据以及各通道函数表达式，计算出各通道的PWM脉宽值；

S6、对各通道的PWM脉宽值进行限幅处理，并将其输入到对应的电机和舵机中，完成对飞行器电机功率控制和舵机偏转角度控制，进而实现飞行器的飞行控制；

所述步骤S1中飞行器的执行机构包括所有的电机和舵机，且在配置执行机构时构建执行机构与配置名称的映射表；

所述飞行器的4个自由度分别为航向自由度、俯仰自由度、横滚自由度和高度自由度；

所述飞行器的4个自由度的响应系数均包括1、-1和0；

所述4个自由度的PID值包括外环比例值P、外环积分值I和外环微分值D；

所述步骤S5中电机a中的一个通道的PWM脉宽值为：

PWM(a)＝ch(a)+m(a1)·altitude_output+m(a2)·roll_output+m(a3)·pitch_output+m(a4)·yaw_output

式中，PWM(a)为飞行器中电机a的PWM脉宽信号值；

ch(a)为飞行器中油门通道信号值；

m(a1)为控制处理单元根据存储的配置数据计算出的高度响应系数；

m(a2)为控制处理单元根据存储的配置数据计算出的横滚响应系数；

m(a3)为控制处理单元根据存储的配置数据计算出的俯仰响应系数；

m(a4)为控制处理单元根据存储的配置数据计算出的航向响应系数；

altitude_output、roll_output、pitch_output和yaw_output分别为飞控在高度自由度、横滚自由度、俯仰自由度和航向自由度上经PID运算出的控制值；

所述舵机b的通道函数表达式为：

PWM(b)＝1520+m(b1)·altitude_output+m(b2)·roll_output+m(b3)·pitch_output+m(b4)·yaw_output

式中，m(b1)、m(b2)、m(b3)和m(b4)分别为飞行器中舵机b在高度自由度、横滚自由度、俯仰自由度和航向自由度上的响应系数。

2.根据权利要求1所述的通用飞行控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述配置数据下载至控制处理单元中主控芯片MCU的EEPROM区。

3.根据权利要求1所述的通用飞行控制方法，其特征在于，所述步骤S3中的当前姿态信息包括由陀螺仪确定的三轴向的角速度信息、由加速度计确定的三轴加速度信息、由气压高度计确定的气压高度信息和由定位模块确定的经纬度坐标信息。

4.根据权利要求1所述的通用飞行控制方法，其特征在于，所述步骤S4中的期望响应与实际值的差值包括飞行器在4个自由度上的偏差值。