《无人机工作系统实用技术》PPT课件项目4无人机飞控系统.pptxVIP

学习任务一无人机飞控系统的认知1.掌握无人机飞控是什么。2.学习飞控系统的组成部分。知识目标3.掌握飞控系统各部分的作用。4.思考飞控系统还可以包含什么？01什么是飞控系统？什么是飞控系统？ 飞控系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返程等整个飞行过程的核心系统，能够自主采集导航传感器数据，自主完成数据融合、系统逻辑处理、飞行控制解算以及在线故障容错处理，从而控制无人机自主或半自主飞行，相当于无人机的大脑。数据采集数据采集系统包含众多的传感器为无人机飞行提供各种数据信息。飞控系统数据处理机载计算机负责整个无人机姿态的运算和判断，为飞机任务系统提供高性能的计算机硬件资源和丰富的通信接口。执行机构伺服作动设备的作用是根据飞控计算机的指令，按规定的静态和动态要求，通过对无人机各控制舵面和发动机节风门的控制，实现对无人机的飞行控制。02数据采集部分数据采集部分数据采集部分主要由陀螺仪、加速度计、磁力计、气压高度计、超声波传感器等组成。陀螺仪陀螺仪主要用来测量无人机在飞行过程中俯仰角、横滚角和偏航角的角速度。加速度计加速度计测量的是飞行器某一方向上的线性加速度。数据采集部分磁力计磁力计（Magnetic、M-Sensor）也叫地磁、磁感器，可用于测试磁场强度和方向，定位设备的方位。气压高度计气压高度计是一种利用外界大气压强来测量无人机飞行高度的传感器。陀螺仪陀螺仪主要用来测量无人机在飞行过程中俯仰角、横滚角和偏航角的角速度，并根据角速度积分计算角度的改变，就能把无人机的角度的改变转换成数字信息被飞控计算机接收。在现在的民用无人机领域中，特别是小型、微型、无人机大面积应用的陀螺仪是微电子机械陀螺仪（MEMS gyroscope）。微电子机械陀螺仪与其他陀螺仪相比，其测量精度较低，但是工艺简单、便于大规模生产、成本较低。在无人机领域，一般都是经过简单封装之后，作为MEMS模块芯片集成到飞控机主电路板上，出厂前一般已经完成了安装、调试的工作。开源飞控上常用的型号有MPU6050三轴加速度计/陀螺仪和L3GD20 16位陀螺仪.MPU-6050加速度计微型加速度计的理论基础是牛顿第二定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。更准确地说，测量的是飞行器某一个方向上的线性加速。通常情况下，飞行器三个自由度方向都需要设置加速度计，以便于同时采集三个方向的加速度，而现在一般采用集成的三轴加速度计，即可以同时测量三个方向的加速度值，使用非常便利。如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。结合陀螺仪，就可以对物体进行精确定位。这种芯片式的电子加速度计重量轻、尺寸小，如图4-2所示，可以直接嵌入到飞控主板上或与陀螺仪一起集成为IMU单元，多用于消费级无人机和工业级无人机使用，常用型号为LSM303D 14位加速度计。MEMS加速度计磁力计磁力计（Magnetic、M-Sensor）也叫地磁、磁感器，可用于测试磁场强度和方向，定位设备的方位，磁力计的原理跟指南针原理类似，可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。在无人机上常常使用MEMS磁力计，常用的型号有LSM303D 14位磁力计。MEMS磁力计气压高度计气压高度计是一种利用外界大气压强来测量无人机飞行高度的传感器，在民用无人机领域，一般采用微型气压传感器。气压高度计是通过感知外界大气压强来得到飞行高度的，所以测量出的高度是以标准大气压为基准的修正海平面气压高度，也就是海拔高度。无人机常用的气压高度计型号为HP203B。气压高度计03数据处理部分飞控计算机数据处理部分主要指飞控计算机，以及飞控计算机预先拷入的该型号无人机飞控控制算法软件。飞控计算机是飞行控制系统中必不可少的核心部件，是无人机的大脑，它通过运算控制代码和读取传感器数据来实现对无人机姿态稳定与控制、导航与制导控制、自主飞行控制、自动起飞及着陆控制等功能。在无人机中常用的芯片型号为168MHz Cortex M4核心处理器，256KB RAM 2MB Flash。04执行机构舵机执行机构主要指遍布无人机各个活动部件的舵机与电调，在安装时遍布无人机机体各处，通过数据总线与飞控计算机连接，形成一个闭合的完整控制回路。 我们以舵机为例讲解无人机的执行机构。 舵机是指在飞控系统中操纵飞机舵面（操纵面）转动的一种执行部件，通常分为电动舵机和液压舵机。由于电动舵机体积小巧、重量轻，所以成为无人机飞控系统执行机构的首选。舵机的组成电动舵机主要是由外壳、电路板、驱动电机、减速器与位置检测元件所构成。学习任务二开源飞控的认知1.掌握什么是开源飞控。2.掌握固件和硬件的区别。知识目标3.掌握PixHawk飞控的接口含义。4.自行了解更多的飞控。01常用的开源飞控常见的开源飞控 开源(Open