[发明专利]一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统

权利要求书

1.一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，其特征在于：所述无人船以偶数个的分布于船尾两侧的动力电机为动力源；所述控制系统包括控制模块、数据传输模块、舵机、电调、舵角传感器、光电编码器、GPS模块和无人船地面站；所述电调与动力电机相连以控制其工作；所述舵角传感器对无人船船舵的姿态及动作进行检测；所述光电编码器对动力电机的转速和转向进行检测；所述GPS模块设于无人船船体处；所述控制模块与数据传输模块、舵角传感器、光电编码器和GPS模块相连；所述无人船地面站贮有无人船航线及巡航速度值；当无人船航行时；无人船按无人船地面站遥控指令进行工作，所述舵机对无人船船舵进行控制；所述控制模块经数据传输模块与无人船地面站相连并回送无人船当前工作数据；所述当前工作数据包括船舵姿态、电机转速、电机转向和无人船当前坐标；所述无人船地面站根据无人船当前工作数据，通过遥控无人船控制模块对无人船的动力电机和船舵进行调整，以使无人船按预设航线航行；

所述动力电机为无刷直流电机；动力电机数量为两个或两个以上；所述电调为双向电调；

所述无人船地面站贮有无人船航线沿途的水文数据；

所述无人船控制系统对无人船的控制包括以下方法；

A1、无人船执行航行作业时，无人船地面站通过无人船当前位置、速度信息与预设定的航线、航速进行对比，计算出无人船所需的航向角并发送给控制模块；所述控制模块根据接收的航向角数据，对船舵、动力电机进行控制，使无人船以所需的航向角航行，以精准地跟随用户设定的航线；

A2、在无人船执行航行作业中，当无人船地面站检测到无人船进入水流湍急区域或是狭窄地带，且需进行急转弯时，无人船地面站参照当地水文信息向无人船控制模块发送遥控指令；控制模块根据船舵舵角信息与航线间的偏差值对动力电机进行差速调节，使动力电机在船尾两侧产生的推力不同，以动力电机差速工作模式和船舵控制联合对船体航向进行精准控制；

A3、当无人船在狭长水域的航行作业中需回退时，若无人船无法转弯，则无人船地面站参照当地水文信息向无人船控制模块发送遥控指令，控制模块通过双向电调控制动力电机反转及电机转速差速调节，使无人船按航线回退。

2.根据权利要求1所述的一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，其特征在于：所述控制模块包括STM32F429。

3.根据权利要求2所述的一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，其特征在于：所述控制模块通过PWM模块输出不同占空比的PWM波控制动力电机与舵机。

4.根据权利要求2所述的一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，其特征在于：所述数据传输模块基于HM-TRP无线传输，采用MAVLink协议帧和状态报告实现无人船与无人船地面站之间的通信。

5.根据权利要求2所述的一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，其特征在于：所述GPS模块包括电子罗盘模块；所述控制模块与GPS模块通过输入输出接口相连以实时获取当前无人船位置信息；控制模块以卡尔曼滤波算法对无人船位置信息进行野值滤波后再上传至无人船地面站。

6.根据权利要求2所述的一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，其特征在于：所述控制模块可对无人船进行自检，并把自检数据上传至无人船地面站。

7.根据权利要求6所述的一种基于STM32F429的双电机驱动无人船控制系统，其特征在于：当无人船地面站检查无人船自检数据确认其可正常执行作业任务后，无人船地面站才对无人船进行航行路线、巡航速度的设置。