纵列式无人直升机姿态控制系统和方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种纵列式无人直升机姿态控制系统和方法。其中，纵列式无人直升机姿态控制系统包括：主控芯片、运动传感器和气压计；运动传感器和气压计，用于获取纵列式无人直升机的当前姿态和高度信息；主控芯片，用于获取纵列式无人直升机的期望姿态，并根据期望姿态与当前实际姿态之差，生成对各舵机的控制指令。本发明专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制系统和方法，根据纵列式无人直升机的期望姿态与纵列式无人直升机的当前姿态之差，生成对各舵机的控制指令，以产生期望的姿态，结构更简单、容易实现，使得纵列式无人直升机的制造更简单、成本可控、成本更低，从而能提高产品在市场上的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
纵列式无人直升机姿态控制系统和方法
本专利技术实施例涉及无人机
，尤其涉及一种纵列式无人直升机姿态控制系统和方法。
技术介绍
近年来，多旋翼无人机得到人们的广泛关注和蓬勃发展。多旋翼无人机能够实现垂直起降、定点悬停、前进后退、左飞右飞等飞行动作。虽然多旋翼无人机在生产生活中得到了广泛的应用并取得了很好的效果，但是多旋翼无人有其固有的缺点，即其飞行效率低、负载小、续航能力差等，这些因素制约着其大规模的应用。而纵列式无人直升机具有载重量大、悬停效率高以及空间尺寸小等一系列优点。该机型可以应用于运输、客运、吊挂、医疗、搜救、反潜及农业植保等众多领域，因此越来越受企业和科研工作者的重视。但该机型控制系统设计更加复杂，而目前对纵列式无人直升机的研究较少，与之相应的成熟可靠的姿态控制系统和方法是亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的纵列式无人直升机姿态控制系统和方法。第一方面，本专利技术实施例提供一种纵列式无人直升机姿态控制系统，包括：主控芯片、运动传感器和气压计；所述运动传感器和所述气压计，用于获取纵列式无人直升机的当前姿态；所述主控芯片，用于获取纵列式无人直升机的期望姿态，并根据所述期望姿态与所述当前姿态之差，生成对各舵机的控制指令。第二方面，本专利技术实施例提供一种纵列式无人直升机姿态控制方法，包括：获取纵列式无人直升机的期望姿态和当前姿态；根据所述期望姿态与所述当前姿态之差，生成对各舵机的控制指令。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的纵列式无人直升机姿态控制方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的纵列式无人直升机姿态控制方法。本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制系统和方法，根据纵列式无人直升机的期望姿态与纵列式无人直升机的当前姿态之差，生成对各舵机的控制指令，以产生期望的姿态，结构更简单、步骤更简单、更容易实现，使得纵列式无人直升机的制造更简单、成本可控、成本更低，从而能提高产品在市场上的竞争力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机的舵机布置图；图2为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制系统的结构图；图3为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制方法的流程示意图；图4为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制方法的控制过程示意图；图5为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制系统的结构示意图；图6为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制方法的流程图；图7为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制方法中俯仰角控制的流程图；图8为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制方法中横滚角控制的流程图；图9为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制方法中航向角控制的流程图；图10为根据本专利技术实施例提供的电子设备的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了克服现有技术的上述问题，本专利技术实施例提供一种纵列式无人直升机姿态控制系统和方法，其专利技术构思是，针对目前缺乏纵列式无人直升机姿态控制系统的问题，提供一种纵列式无人直升机姿态控制系统，实现对纵列式无人直升机飞行姿态的控制，拓展无人直升机在军民两用领域的应用。为了便于对本专利技术各实施例的理解，下面先对纵列式无人直升机的航姿操纵机构和改变飞行姿态的原理进行说明。纵列式无人直升机包括前后两个旋翼。纵列式无人直升机的航姿操纵机构包括用于控制前旋翼的3个数字舵机、位于前旋翼轴正下方的1个直流无刷电机、用于控制后旋翼的3个数字舵机和位于后旋翼轴正下方的1个直流无刷电机。图1为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机的舵机布置图。图1为俯视纵列式无人直升机获得的舵机布置图。6个数字舵机的布置位置如图1所示：舵机1、舵机2和舵机3为前旋翼的3个数字舵机，舵机4、舵机5和舵机5为前旋翼的3个数字舵机。在纵列式无人直升机的前后旋翼轴连线上分别设置有舵机3和舵机4；舵机1和舵机2位于舵机3的前方，二者对称分布于前后旋翼轴连线的右侧和左侧；舵机5和舵机6位于舵机4的后方，二者对称分布于前后旋翼轴连线的右侧和左侧。位于前旋翼轴正下方的1个直流无刷电机为电机1，用于通过控制电机1的转速来控制前旋翼的转速；位于后旋翼轴正下方的1个直流无刷电机为电机2，用于通过控制电机2的转速来控制后旋翼的转速。通过对电机1和电机2转速的控制，可以用于控制纵列式无人直升机的高度。控制旋翼倾斜的装置为自动倾斜器，自动倾斜器的核心部件是倾斜盘。倾斜盘由上下两个部分组成；上盘随旋翼旋转，称为旋转盘；下盘不随旋翼转动，称为不旋转盘。上盘位于下盘上方，二者通过轴承连接，因此，下盘可以带动上盘上下运动和倾斜运动。下盘受姿态控制系统的控制。上盘连接着旋翼的每一片桨叶，当它倾斜时，每片桨叶由于倾斜盘倾斜的作用，在旋转过程中，桨叶安装角发生变化；安装角小，桨叶向下挥舞；安装角大，桨叶向上挥舞。随着桨叶安装角的变化，旋翼锥体发生相应的倾斜，从而改变纵列式无人直升机的飞行姿态。上述过程称之为周期变距。纵列式无人直升机还包括两个倾斜盘：倾斜盘1和倾斜盘2。舵机1、舵机2和舵机3的转动角度的叠加，形成对倾斜盘1的控制，从而实现对前旋翼的控制；舵机4、舵机5和舵机6的转动角度的叠加，形成对倾斜盘2的控制，从而实现对后旋翼的控制。通过对前、后旋翼的共同控制，可以实现纵列式无人直升机飞行姿态的控制。图2为根据本专利技术实施例提供的纵列式无人直升机姿态控制系统的结构图。如图2所示，一种纵列式无人直升机姿态控制系统包括：主控芯片201、运动传感器202和气压计203。运动传感器202和气压计203，用于获取纵列式无人直升机的当前姿态。纵列式无人直升机的姿态，指飞行姿态。纵列式无人直升机广义的姿态可以包括两方面：角度信息和高度信息。广义的姿态中的角度信息，为狭义的姿态。通过运动传感器202，可以获取纵列式无人直升机的当前姿态中的角度信息；通过气压计203，可以获取纵列式无人直升机的当前姿态中的高度信息。角度信息，为飞行角度的信息。主控芯片201，用于获取纵列式无人直升机的期望姿态，并根据期望姿态与当前姿态之差，生成对各舵机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纵列式无人直升机姿态控制系统，其特征在于，包括：主控芯片、运动传感器和气压计；所述运动传感器和所述气压计，用于获取纵列式无人直升机的当前姿态；所述主控芯片，用于获取纵列式无人直升机的期望姿态，并根据所述期望姿态与所述当前姿态之差，生成对各舵机的控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种纵列式无人直升机姿态控制系统，其特征在于，包括：主控芯片、运动传感器和气压计；所述运动传感器和所述气压计，用于获取纵列式无人直升机的当前姿态；所述主控芯片，用于获取纵列式无人直升机的期望姿态，并根据所述期望姿态与所述当前姿态之差，生成对各舵机的控制指令。2.根据权利要求1所述的纵列式无人直升机姿态控制系统，其特征在于，所述运动传感器包括陀螺仪、加速度计、数字运动处理引擎。3.据权利要求2所述的纵列式无人直升机姿态控制系统，其特征在于，所述陀螺仪为三轴陀螺仪；所述加速度计为三轴加速度计。4.根据权利要求2所述的纵列式无人直升机姿态控制系统，其特征在于，所述运动传感器还包括通信接口。5.根据权利要求1所述的纵列式无人直升机姿态控制系统，其特征在于，所述气压计包括通信接口。6.根据权利要求1至5任一所述的纵列式无人直升机姿态控制系统，其特征在于，还包括遥控接收装置；所述遥控接收装置，用于接收所述纵列式无人直升机的期望姿态。7.一种纵列式无人直升机姿态控制方法，其特征在于，包括：获取纵列式无人直升机的期望姿态和当前姿态；根据所述期望姿态与所述当前姿态之差，生成对各舵机的控制指令。8.根据权利要求1所述的纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：高万林，何志辉，何雄奎，刘云玲，王敏娟，赵龙，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11