[发明专利]一种分布式动力无人机控制系统

说明书

本发明提供了一种分布式动力无人机控制系统，飞控模块作为整个系统的信息处理中心，通过USART串口分别连接组合导航模块和数传电台模块，通过I2C总线连接空速和气流角采集模块，通过ADC电路接口连接电压/电流采集模块，通过PWM模块连接部分电调/舵机设备，通过CAN总线连接控制总线分线器，而控制总线分线器连接控制总线解码和PWM输出模块。本发明解决了分布式电推进飞机由于控制量过多而无法精准控制的问题，相对于传统方式，大幅度降低了信号线数量，节省了飞机成本，降低了飞机重量，实现了针对每一个控制量的精准控制，为高效飞行控制律的技术实现奠定了基础。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其是一种无人机控制系统，具体涉及一种分布式电推进无人机控制系统。

背景技术

分布式动力无人机是指在飞机的机身、机翼前缘或者机翼后缘等部位上方布置多个小型推进器取代传统的大尺寸发动机的动力系统。分布式动力飞机具有提高飞行安全性、提升气动效率、提升续航能力、降低发动机功耗、降低噪声污染和废气排放等优势。同时由于推进器分布较广的布局优点，分布式电推进飞机多具备垂直/短距起降能力。这使得分布式动力飞机在民用和军用航空领域有着广泛的前景，目前各国均已展开论证和设计验证，并且有多个型号已经进入试飞阶段。

当前普通电推进无人机动力系统多由无刷直流电机和电子调速器组成，操纵舵面驱动采用电动舵机。舵机和电子调速器控制输入都为PWM波信号，飞行控制系统硬件输出控制量均为PWM波。这种无人机控制量较少，一般的飞行控制系统硬件均能满足PWM波控制量输出要求。但是分布式电推进无人机布置有多个电动涵道，加上各个舵面控制量，飞机控制量相对普通电推进无人机增加了好几倍，此时飞行控制系统硬件控制输出若仍然使用PWM波，则一方面对飞行控制系统硬件设计要求过高，增大硬件成本，另一方面需要连接多根控制信号线，飞机重量和成本大幅增加，得不偿失。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种分布式动力无人机控制系统。本发明目的是针对分布式电推进无人机控制通道数量多、围绕动力段分布的特点，提供一种无人机控制信号传递的方式，以实现分布式电推进无人机控制到每个控制量的目标。采用通信总线将飞行控制系统控制信号引出，然后以动力段为中心设计总线信号解码模块，将总线信号解码并转成PWM波信号输出到动力段各电动涵道电子调速器和操纵舵面，实现对各通道的精准控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种分布式动力无人机控制系统，包括飞控模块、组合导航模块、空速和气流角采集模块、数传电台模块、电压/电流采集模块、PWM输出模块、CAN总线输出模块、控制总线分线器、控制总线解码及PWM输出模块。

飞控模块作为整个系统的信息处理中心，通过USART串口分别连接组合导航模块和数传电台模块，通过I2C总线连接空速和气流角采集模块，通过ADC电路接口连接电压/电流采集模块，通过PWM模块连接部分电调/舵机设备，通过CAN总线连接控制总线分线器，而控制总线分线器连接控制总线解码和PWM输出模块。

所述组合导航模块将飞行器的导航数据通过USART发送到飞控模块，电压/电流采集模块通过ADC接口将飞机工作过程中的电源电压和电流数据发送到飞控模块，控制总线分线器通过CAN总线将来自控制总线解码及PWM输出模块的数据发送到飞控模块，数传电台通过USART串口将来自地面控制站的数据发送到飞控模块；飞控模块通过相同的接口将组合导航模块的修正和配置数据发送到组合导航模块，将飞机的状态数据发送到数传电台，数传电台将数据发送到地面控制站；飞控模块计算得到的控制数据通过CAN总线经控制总线分线器模块发送到控制总线解码及PWM输出模块。