飞控原理研究研制总结

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1、飞控系统原理研究研制总结1.概述该项1=1主要针对无人飞行器飞行控制与管理功能要求，对现有低端无人机飞行控制与管理系统平台——AP50进行分析研究，完成无人飞行器飞行控制与管理系统理论技术研究方案。然后根据理论技术方案要求，对飞行控制与管理设备各项关键技术进行研究，并制作完成飞行控制与管理设备外I韦I设备。最后将制作完成的飞控系统进行地面调试和空中测试。飞行控制与管理系统包拾机载计算机、传感器、伺服作动器以及相应的控制软件所组成，通过机载传感器采集无人机平台的姿态、角速率、速度、位置等信息，由飞行控制计算机根据设计的飞行控制策略和控制律，实时解算对无人机气动舵血及发动机的控制输岀，并通

2、过执行机构驱动无人机的气动舵面，控制发动机的T作状态,从而实现对无人机平台的姿态和轨迹控制。此外，飞行控制系统还承担着无人机系统的任务管理、状态监视以及应急处置等功能。此项进行空屮测试，验证了总控系统的控制逻辑和原理。2.研制简介2.1指导思想木项H是对飞行控制与管理系统的原理进行研究，我们采用对一套简单的飞控设备进行反向推导的方法，初步了解完整的飞控系统的破件组成和操作逻辑。采用从局部到整体的顺序，先研究飞控设备齐个部件独立的功能及原理，再研究它们组成整体后各口的作用，推导出整个飞控系统的基本运作原理。2.2工作原理无人机的飞行控制主要包括侧向方向的飞机转弯和导航控制、纵向方向的飞行

3、空速和高度控制以及完成停车开伞、任务驱动、数据通信等的辅助控制。这些功能都是由飞控系统实现。在纵向和侧向控制中，采用经典控制理论中的PID控制原理，传感器检测飞机当前各种信息，根据反馈信息与设定值偏差的大小，通过飞行控制通道的PID控制器，给伺服舵机输出消除偏差的控制信号，从而实现稳泄飞行的Fl的。其中的辅助控制是通过采集各传感器的传来的数据，通过运算以实现各相应功能。飞控系统在飞行器中通过输入输出设备形成一个小的闭环反馈回路以控制无人机的自主飞行。同时通过数据传输设备和地面控制系统一•起形成一个大的冋路，以达到人工干预无人机按照指示进行任务飞行的目的。2.3结构特征基本的飞控系统包括

4、壳体、飞行稳定与导航控制模块、GPS接收机模块（含有源GPS天线）、传感器模块、通信处理模块等。由于科技的进步，其屮大部分部件都做到了微型化，可集成在同一块电路板上。因此成型的飞控设备具有重量轻、体积小、集成化高的特点。2.4技术指标飞行与导航控制计算机模块主要技术指标如下：尺寸140X48X25mm全垂45g功耗4.3〜8.0VDC@120mA使用温度・20〜+70°C使用过载4G破坏过载100G最大速度250km/h（空速控制）、1275km/h（地速控制）最大高度5100m2.5主要工作内容无人机总行控制与管理技术研究这个项冃耗时一年，经历了四个阶段，取得了一定成果，为进一步研究

5、打下了基础。在第一阶段编写方案时，为了使之合理，具有针对性，我们查阅了各种相关资料。对无人机飞行控制和管理系统有了初步了解，包括其组成、原理、逻辑关系等。在编写时乂经过了系统的梳理，使这些知识更加深刻。在第二阶段完成飞控设备的过程屮，通过实物对一个小型飞控系统的各个具体部件进行了细致的研究。确定了此设备所采用的传感器类型，伺服作动器构成,需要的辅助电路，导航飞控计算机等駛件。同时研究了飞控管理软件和飞控系统的核心PID控制率的控制逻辑。最后根据飞控设备的外型及特征设计了安装机构，具有安全、可靠、使于安装、可屏蔽外界干扰等作用。完成飞控设备后，将之与执行机构和屯源系统按实际情况连接在一起

6、后，熟悉了通过地面计算机操作飞控设备软件。验证了飞行控制系统与其它各相关系统的匹配性、电气与电磁兼容性，测试、标定了飞行控制系统接入实际数字传感器后串行通信通道的通信I办议的止确性和实时性以及£行控制系统控制量输岀接入实际执行机构后，输出通道的精度。在与地面计算机通信时，验证了软件的合理性，并且操作界面友好，便于进行任务规划。同时验证了在垂直上方无遮挡情况下，此飞控设备采用的GPS卫星导航系统定位良好。11月进行的模型飞行试验，在无雨情况下将飞控设备安装在小型模型飞机上后，首先在地而确认了三种控制模式：遥控飞行、半自主飞行和自主E行Z间可正常切换，然后具体验证了飞控设备对飞机上各执行机

7、构Z间通信良好，对齐传感器反馈的信息反应合理。试验飞行时采用了遥控起飞，在空中切换控制模式的操作。飞机在空中飞行平稳后，首先切换到半口主飞行，此时飞机飞行状态平稳，曲遥控器控制飞机飞行方向，飞控设备控制飞行姿态。在遇到气流等导致飞机飞行界常的情况下，PID内回路可通过传感器反馈的信息，经过计算后控制执行机构使飞机回到正常状态，验证了PID控制率的合理性。在半自主飞行一段时间后，通过地面切换到自主飞行模式。此时飞机按照地面预先规划的信息进行自主飞