一种四轴飞行器控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种四轴飞行器控制系统，其包括中央处理器，以及均与所述中央处理器连接的地磁传感器、6轴传感器、稳压模块、气体传感器、PWM控制单元、LED单元、无线传输模块，还包括与所述无线传输模块连接的遥控器模块、与所述PWM控制单元依次连接的4个驱动回路和4个电机。本实用新型专利技术的四轴飞行器控制系统，控制系统稳定，控制平稳。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及自动控制
，尤其涉及一种四轴飞行器控制系统。
技术介绍
目前，无人驾驶飞机在航空拍摄、空中运输等领域有广泛的应用，现有的无人驾驶飞行器大多为固定翼飞行器或者多轴飞行器，固定翼飞行器上设置一个或多个机翼，并且在机翼上设置螺旋桨，通过电机带动螺旋桨旋转产生的气流推动飞行器飞行。多轴飞行器是一种具有两个或更多旋翼轴的旋翼飞行器，由于多轴飞行器结构简单，且多轴飞行器便于控制，其飞行性能均比较稳定，使得多轴飞行器易于小型化，近年应用普及速度大大提高。现在常见的多轴飞行器为二轴、三轴、四轴、五轴、六轴以及八轴飞行器，也有更多轴的多轴飞行器，但最为常见的是四轴飞行器。多轴飞行器除了用作遥控飞行表演模型外，还能轻易进入人不宜进入的各种恶劣环境，可执行航拍电影取景、实时监控、地形勘探等飞行任务。现有的四轴飞行器的控制系统较为复杂，存在控制过程中的平稳性不稳定，也会导致续航能力的降低。
技术实现思路
本技术针对现有技术中存在的以上技术问题，提出一种四轴飞行器控制系统，控制系统稳定，控制平稳。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四轴飞行器控制系统，其包括中央处理器，以及均与所述中央处理器连接的地磁传感器、6轴传感器、稳压模块、气体传感器、PWM控制单元、LED单元、无线传输模块，还包括与所述无线传输模块连接的遥控器模块、与所述PWM控制单元依次连接的4个驱动回路和4个电机。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述无线传输模块为NRL2401无线传输模块，借用现有通信网络，实现2G/3G通信。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述地磁传感器和所述6轴传感器均包含在GY-87模块内，所述GY-87模块由三轴陀螺仪、三轴加速度、三轴磁场、气压传感器和芯片构成，所述GY-87模块内部包含MPU6050、HMC5883L、BMP180三个芯片。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述MPU-6050内置3轴MEMS陀螺仪、3轴MEMS加速计和一个数字运动处理器，还包括有IIC口的硬件加速传感器。作为对本技术所述技术方案的一种改进，所述HMC5883L是带数字接口、贴片式、多芯片的低场磁传感器，通过I²C总线来控制该模块，其包括有六个位置寄存器记录这位置信息，通过I²C总线来读出。作为对本技术所述技术方案的一种改进，四轴飞行器整体的惯量测量模块是MPU6050，其内置3轴陀螺仪传感器和3轴重力加速度传感器。本技术提供的四轴飞行器控制系统，控制系统稳定，控制平稳。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术具体实施例的四轴飞行器控制系统结构示意图；图2是本技术具体实施例中无线发射模块NRF24L01与中央处理器的连接示意图；图3是本技术具体实施例中GY-87模块与中央处理器的连接示意图；图4是本技术具体实施例中电池结构示意图；图5是本技术具体实施例中四轴飞行器的控制结构图；图6是本技术具体实施例中四轴飞行器的姿态控制图；图7是本技术具体实施例中空心杯驱动与脉冲产生芯片连接图；图8是本技术具体实施例中前后左右方向控制摇杆电阻器与中央处理器的连接图；图9是本技术具体实施例中Z轴/油门控杆与中央处理器的连接图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术具体实施例的四轴飞行器控制系统，其包括中央处理器（CPU），以及均与中央处理器连接的地磁传感器、6轴传感器、稳压模块、气体传感器、PWM控制单元、LED单元、无线传输模块，还包括与无线传输模块连接的遥控器模块、与PWM控制单元依次连接的4个驱动回路和4个电机。本技术具体实施例中，无线传输模块为NRL2401无线传输模块，借用现有通信网络，实现2G/3G通信。地磁传感器和所述6轴传感器均包含在GY-87模块内，GY-87模块由三轴陀螺仪、三轴加速度、三轴磁场、气压传感器和芯片构成，GY-87模块内部包含MPU6050、HMC5883L、BMP180三个芯片。MPU-6050内置3轴MEMS陀螺仪、3轴MEMS加速计和一个数字运动处理器，还包括有IIC口的硬件加速传感器。HMC5883L是带数字接口、贴片式、多芯片的低场磁传感器，通过I²C总线来控制该模块，其包括有六个位置寄存器记录这位置信息，通过I²C总线来读出。四轴飞行器整体的惯量测量模块是MPU6050，其内置3轴陀螺仪传感器和3轴重力加速度传感器。图1是本技术具体实施例的四轴飞行器控制系统结构示意图，如图1所示，本技术设计的核心部分为飞行器的微控制器。微控制器搭配各种功能模块，实现对飞行控制器。微控制器通过采集各传感器的信号进行数据采样、处理、分析，以模拟量形式并输出电机实现控制量输出。各个功能模块分别实现高度、距离气压等指标的采集，姿态的改变是由NRL2401无线传输模块实现与遥控器的通信。其中的重力加速度传感器与电子陀螺仪传感器组成的电子陀螺仪传感器模块组成IMU(InertialMeasuringUnit，惯性测量单元)，用于测量飞行器姿态。本技术的局部连接方案介绍如下：图2是本技术具体实施例中无线发射模块NRF24L01与中央处理器的连接示意图，如图2所示，本技术技术采用了NRF2401无线通信模块与地面遥控站对接。无线通信模块的种类大致有：1）专用无线数据传输模块（2.4GHZ）；2）借用现有通信网络，实现2G/3G通信。使用现有通信的话会是通信更加稳定，并且传输距离也非常的远。该电路作为遥控器的发射电路，及飞行器的接收电路，主要用来发送和接收遥控器的控制信号。图3是本技术具体实施例中GY-87模块与中央处理器的连接示意图，GY-87模块由三轴陀螺仪、三轴加速度、三轴磁场、气压传感器和芯片构成，模块内部包含MPU6050、HMC5883L、BMP180三个芯片。MPU-6050内置的3轴MEMS陀螺仪和3-轴MEMS加速计，和一个数字运动处理器。有IIC口的硬件加速传感器。BMP085模块带有压力检测模块、模拟量到数字量转换模块以及基本控制单元，接口的类型是I2C接口。HMC5883L是一款带数字接口、贴片式、多芯片的低场磁传感器，成本低定向能力强，可以通过I²C总线来控制该模块。该芯片有六个位置寄存器记录这位置信息，可以通过I²C总线来读出。图4是本技术具体实施例中电池结构示意图，图4中的ME62129是一款高精度，低噪音，超快响应低压差线性稳压器，锂电池经过该芯片后，其高纹波得到了抑制，电压得到了稳定，误差得到了降低。得到的稳定的电压作为飞行器电路的电源。图5是本技术具体实施例中四轴飞行器的控制结构图，其控制包括位置控制、姿态控制、旋翼转速控制、机体位置姿态输出，其还包括测量单位，具体连接及控制结构如图5所示。图6是本技术具体实施例中四轴飞行器的姿态控制图，飞行器整体的惯量测量模块是MPU6050，MPU6050内置3轴陀螺仪传感器和3轴重力加速度传感器。3轴的重力传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四轴飞行器控制系统，其特征在于，包括中央处理器，以及均与所述中央处理器连接的地磁传感器、6轴传感器、稳压模块、气体传感器、PWM控制单元、LED单元、无线传输模块，还包括与所述无线传输模块连接的遥控器模块、与所述PWM控制单元依次连接的4个驱动回路和4个电机。

【技术特征摘要】
1.一种四轴飞行器控制系统，其特征在于，包括中央处理器，以及均与所述中央处理器连接的地磁传感器、6轴传感器、稳压模块、气体传感器、PWM控制单元、LED单元、无线传输模块，还包括与所述无线传输模块连接的遥控器模块、与所述PWM控制单元依次连接的4个驱动回路和4个电机。2.根据权利要求1所述的四轴飞行器控制系统，其特征在于，所述无线传输模块为NRL2401无线传输模块，借用现有通信网络，实现2G/3G通信。3.根据权利要求1所述的四轴飞行器控制系统，其特征在于，所述地磁传感器和所述6轴传感器均包含在GY-87模块内，所述GY-87模块由三轴陀螺仪、三轴加速度、三轴磁场、气压传感器和芯片构成，所述G...

【专利技术属性】
技术研发人员：张逸，王海祥，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32