一种无人机电磁刹车控制系统及方法技术方案

本申请公开了一种无人机电磁刹车控制系统及方法，该系统包括地面控制器、设置于无人机上的飞行控制器和电磁刹车机构；地面控制器与飞行控制器通过无线网络连接；飞行控制器上设有GPS模块；电磁刹车机构包括左电磁刹车器、右电磁刹车器、用于检测左机轮的转速的左转速传感器、用于检测右机轮的转速的右转速传感器、以及刹车控制器；刹车控制器与飞行控制器电性连接；该方法的防抱死刹车模式的操作方法包括步骤：根据预设减速度值调节电磁刹车器、获取无人机的对地速度、对无人机依次进行直线刹车校准和机轮打滑判断、校准刹车力度。本申请设置合理，易于实现，能够提高无人机的操控性能、可靠性、以及安全性，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机电磁刹车控制系统及方法
本申请属于无人机
，具体涉及一种无人机电磁刹车控制系统及方法。
技术介绍
固定翼无人机在起降时需要通过起落架上的机轮在跑道上滑行。较大型的固定翼无人机需要在机轮上设置刹车装置，以便于飞机在需要的时候通过机轮迅速制动。良好的刹车装置能够缩短飞机降落时的滑跑距离，保证飞机的安全性。现有技术通常采用液压制动的方式，通过油缸内液压油的压力，推动作动活塞运动，进而推动刹车卡钳运动，将刹车片抱死，从而实现制动。但通过液压制动通常存在以下问题：1.整套系统比较笨重，包含刹车盘、刹车卡钳、作动活塞、油路、油缸、油泵等结构，因此使得该刹车装置重量重，效率低；2.飞机的左右机轮的刹车装置产生的制动力调节困难，难以平衡；3.刹车装置难以实现精确的控制，如左右机轮差动；4.无机轮状态反馈，因此不是一个闭环系统，调节好的刹车力度会随着时间、温度、气压的变化而变化。现有技术也有采用气动方式推动作动活塞运动，其它方式与液压方式类似。通过气缸内气体的压力，推动作动活塞运动，继而推动刹车卡钳运动，将刹车片抱死，从而实现制动。气动刹车系统的弹性要好于液压系统，能够较为准确地使刹车装置保持合适的压力，因此具有一定的自适应能力。但气动刹车系统还存在以下问题：1.整套系统同样比较笨重，包含刹车盘、刹车卡钳、作动活塞、气路、气缸、气泵、电磁阀等结构，因此刹车装置重量重，效率低；2.刹车系统操控方法单一，难以实现精确的控制，如左右机轮差动，进而使得无人机操控性能差、可靠性低。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种无人机电磁刹车控制系统及方法，解决了现有技术中刹车系统难以实现精确的控制，而导致无人机操控性能差、可靠性低的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种无人机电磁刹车控制系统，包括地面控制器、设置于无人机上的飞行控制器和电磁刹车机构；所述地面控制器与所述飞行控制器通过无线网络连接；所述飞行控制器上设有GPS模块；所述电磁刹车机构包括左电磁刹车器、右电磁刹车器、用于检测左机轮的转速的左转速传感器、用于检测右机轮的转速的右转速传感器、以及刹车控制器；所述刹车控制器与所述飞行控制器电性连接；所述左电磁刹车器设置在左机轮的轮轴上，所述左转速传感器设置在左起落架上；所述右电磁刹车器设置在右机轮的轮轴上，所述右转速传感器设置在右起落架上；所述左电磁刹车器、所述右电磁刹车器、所述左转速传感器和所述右转速传感器均与所述刹车控制器电性连接。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种无人机电磁刹车控制方法，采用上述的无人机电磁刹车控制系统，该方法包括防抱死刹车模式的操作方法；所述防抱死刹车模式的操作方法包括以下步骤：根据预设减速度值调节电磁刹车器：无人机降落并接地后，飞行控制器向刹车控制器发送预设减速度值A0，刹车控制器根据预设减速度值A0给左电磁刹车器和右电磁刹车器均以第一设定功率进行供电，左电磁刹车器和右电磁刹车器以所述第一设定功率进行刹车；获取无人机的对地速度：刹车控制器通过飞行控制器上的GPS模块获取无人机的第一对地速度Vg0；对无人机依次进行直线刹车校准和机轮打滑判断；校准刹车力度：刹车控制器通过飞行控制器上的GPS模块获取无人机的第二对地速度Vg1，刹车控制器根据第一对地速度Vg0和第二对地速度Vg1计算无人机的实际减速度值Ac；若Ac＜A0，则增大刹车控制器给左电磁刹车器和右电磁刹车器的供电功率，以提高左电磁刹车器和右电磁刹车器的刹车力度；然后再次执行获取无人机的对地速度的步骤；若Ac＞A0，则减小刹车控制器给左电磁刹车器和右电磁刹车器的供电功率，以降低左电磁刹车器和右电磁刹车器的刹车力度，然后再次执行获取无人机的对地速度的步骤。进一步地，所述直线刹车校准的步骤包括：刹车控制器通过左转速传感器和右转速传感器获取左机轮转速Wl和右机轮转速Wr，并判断：若Wl＜Wr，则减小刹车控制器给右电磁刹车器供电功率，以降低右电磁刹车器的刹车力度，然后再次执行直线刹车校准的步骤；若Wl＞Wr，则减小刹车控制器给左电磁刹车器供电功率，以降低左电磁刹车器的刹车力度，然后再次执行直线刹车校准的步骤；若Wl=Wr，则执行机轮打滑判断的步骤。进一步地，所述机轮打滑判断的步骤包括：计算机轮速度Vl，机轮速度Vl=Wr×C，其中C为右机轮的周长；若Vl≠Vg0，则减小刹车控制器给左电磁刹车器和右电磁刹车器的供电功率，以降低左电磁刹车器和右电磁刹车器的刹车力度，然后再次执行直线刹车校准的步骤；若Vl=Vg0，则执行校准刹车力度的步骤。进一步地，该方法还包括机轮抱死模式的操作方法，所述机轮抱死模式的操作方法包括以下步骤：飞行控制器向刹车控制器发送机轮抱死模式命令；刹车控制器给左电磁刹车器和右电磁刹车器以额定功率的100%进行供电，左电磁刹车器和右电磁刹车器以最大刹车力度的100%进行刹车；刹车控制器通过左转速传感器和右转速传感器获取左机轮转速和右机轮转速；若左机轮转速和右机轮转速均为零，则电磁刹车机构实现抱死模式；若左机轮转速和右机轮转速均不为零，则刹车控制器向飞行控制器发送机轮抱死失败信息。进一步地，该方法还包括机轮自由模式的操作方法，所述机轮自由模式的操作方法包括以下步骤：飞行控制器向刹车控制器发送机轮自由模式命令；刹车控制器给左电磁刹车器和右电磁刹车器以额定功率的0%进行供电，左电磁刹车器和右电磁刹车器以最大刹车力度的0%进行刹车，使左机轮和右机轮可自由转动；刹车控制器通过左转速传感器和右转速传感器获取左机轮转速和右机轮转速，并将左机轮转速和右机轮转速发送至飞行控制器。进一步地，该方法还包括机轮检测模式的操作方法，所述机轮检测模式的操作方法包括以下步骤：无人机起飞后，飞行控制器向刹车控制器发送机轮检测模式命令；刹车控制器给左电磁刹车器和右电磁刹车器以第二设定功率进行供电，左电磁刹车器和右电磁刹车器以所述第二设定功率进行刹车，使左机轮和右机轮存在设定的转动阻力；刹车控制器通过左转速传感器和右转速传感器获取左机轮转速和右机轮转速；若左机轮转速和右机轮转速均为零，则无人机还在空中飞行；若左机轮转速和右机轮转速从零增大至V，且V随时间逐渐减小，则无人机已经落地，并通过左机轮转速和右机轮转速计算无人机的速度。进一步地，该方法还包括转向模式的操作方法，所述转向模式的操作方法包括以下步骤：飞行控制器向刹车控制器发送机轮转向模式命令；转向模式命令包括转动方向和转动角度；刹车控制器根据转向模式命令，对左电磁刹车器以第三设定功率进行供电以使左电磁刹车器以所述第三设定功率进行刹车，和/或对右电磁刹车器以第四设定功率进行供电以使右电磁刹车器以所述第四设定功率进行刹车，进而实现无人机的转向，其中，第三设定功率和第四设定功率不相等。本专利技术实施例中提供的一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机电磁刹车控制系统，其特征在于：包括地面控制器、设置于无人机上的飞行控制器和电磁刹车机构；/n所述地面控制器与所述飞行控制器通过无线网络连接；所述飞行控制器上设有GPS模块；/n所述电磁刹车机构包括左电磁刹车器、右电磁刹车器、用于检测左机轮的转速的左转速传感器、用于检测右机轮的转速的右转速传感器、以及刹车控制器；所述刹车控制器与所述飞行控制器电性连接；/n所述左电磁刹车器设置在左机轮的轮轴上，所述左转速传感器设置在左起落架上；/n所述右电磁刹车器设置在右机轮的轮轴上，所述右转速传感器设置在右起落架上；/n所述左电磁刹车器、所述右电磁刹车器、所述左转速传感器和所述右转速传感器均与所述刹车控制器电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机电磁刹车控制系统，其特征在于：包括地面控制器、设置于无人机上的飞行控制器和电磁刹车机构；
所述地面控制器与所述飞行控制器通过无线网络连接；所述飞行控制器上设有GPS模块；
所述电磁刹车机构包括左电磁刹车器、右电磁刹车器、用于检测左机轮的转速的左转速传感器、用于检测右机轮的转速的右转速传感器、以及刹车控制器；所述刹车控制器与所述飞行控制器电性连接；
所述左电磁刹车器设置在左机轮的轮轴上，所述左转速传感器设置在左起落架上；
所述右电磁刹车器设置在右机轮的轮轴上，所述右转速传感器设置在右起落架上；
所述左电磁刹车器、所述右电磁刹车器、所述左转速传感器和所述右转速传感器均与所述刹车控制器电性连接。


2.一种无人机电磁刹车控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的无人机电磁刹车控制系统，该方法包括防抱死刹车模式的操作方法；
所述防抱死刹车模式的操作方法包括以下步骤：
根据预设减速度值调节电磁刹车器：无人机降落并接地后，飞行控制器向刹车控制器发送预设减速度值A0，刹车控制器根据预设减速度值A0给左电磁刹车器和右电磁刹车器均以第一设定功率进行供电，左电磁刹车器和右电磁刹车器以所述第一设定功率进行刹车；
获取无人机的对地速度：刹车控制器通过飞行控制器上的GPS模块获取无人机的第一对地速度Vg0；
对无人机依次进行直线刹车校准和机轮打滑判断；
校准刹车力度：刹车控制器通过飞行控制器上的GPS模块获取无人机的第二对地速度Vg1，刹车控制器根据第一对地速度Vg0和第二对地速度Vg1计算无人机的实际减速度值Ac；
若Ac＜A0，则增大刹车控制器给左电磁刹车器和右电磁刹车器的供电功率，以提高左电磁刹车器和右电磁刹车器的刹车力度；然后再次执行获取无人机的对地速度的步骤；
若Ac＞A0，则减小刹车控制器给左电磁刹车器和右电磁刹车器的供电功率，以降低左电磁刹车器和右电磁刹车器的刹车力度，然后再次执行获取无人机的对地速度的步骤。


3.根据权利要求2所述的无人机电磁刹车控制方法，其特征在于：所述直线刹车校准的步骤包括：
刹车控制器通过左转速传感器和右转速传感器获取左机轮转速Wl和右机轮转速Wr，并判断：
若Wl＜Wr，则减小刹车控制器给右电磁刹车器供电功率，以降低右电磁刹车器的刹车力度，然后再次执行直线刹车校准的步骤；
若Wl＞Wr，则减小刹车控制器给左电磁刹车器供电功率，以降低左电磁刹车器的刹车力度，然后再次执行直线刹车校准的步骤；
若Wl=Wr，则执行机轮打滑判断的步骤。


4.根据权利要求3所述的无人机电磁刹车控制方法，其特征在于：所述机轮打滑判断的步骤包括：
计算机轮速度Vl，机轮速度Vl=Wr×C，其中C为右机轮的周长；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长琦，杨忠英，
申请(专利权)人：西安富沃德光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61