简介
所谓无人机的飞控,就是无人机的飞行控製系统,
主要有陀螺仪(飞行姿态感知),加速计,地磁感应,GPS模组(选装),以及控製电路组成。主要的功
飞控能就是自动保持飞机的正常飞行姿态。
特点
无人机飞控是指能够稳定无人机飞行姿态,并能控製无人机自主或半自主飞行的控製系统,是无人机的大脑。
随着智慧型化的发展,当今的无人机已不仅仅限于固定翼与传统直升机形式,已经涌现出四轴、六轴、单轴、矢量控製等多种形式。
固定翼无人机飞行的控製通常包括方向、副翼、升降、油门、襟翼等控製舵面,通过舵机改变飞机的翼面,产生相应的扭矩,控製飞机转弯、爬升、俯沖、横滚等动作。
传统直升机形式的无人机通过控製直升机的倾斜盘、油门、尾舵等,控製飞机转弯、爬升、俯沖、横滚等动作。
多轴形式的无人机一般通过控製各轴桨叶的转速来控製无人机的姿态,以实现转弯、爬升、俯沖、横滚等动作。
对于固定翼无人机,一般来说,在姿态平稳时,控製方向舵会改变飞机的航向,通常会造成一定角度的横滚,在稳定性好的飞机上,看起来就像汽车在地面转弯一般,可称其为测滑。方向舵是最常用做自动控製转弯的手段,方向舵转弯的缺点是转弯半径相对较大,较副翼转弯的机动性略差。 副翼的作用是进行飞机的横滚控製。固定翼飞机当产生横滚时,会向横滚方向进行转弯,同时会掉一定的高度。 升降舵的作用是进行飞机的俯仰控製,拉桿抬头,推桿低头。拉桿时飞机抬头爬升,动能朝势能的转换会使速度降低,因此在控製时要监视空速,避免因为过分拉桿而导致失速。 油门舵的作用是控製飞机发动机的转速,加大油门量会使飞机增加动力,加速或爬升,反之则减速或降低。
了解了各舵的控製作用,我们开始讨论一下升降舵和油门的控製。固定翼飞机都有一个最低时速被称做失速速度,当低于这个速度的时候飞机将由于无法获得足够的升力而导致舵效失效,飞机失控。通过飞机的空速感测器我们可以即时获知飞机的当前空速,当空速降低时必须通过增加油门或推桿使飞机损失高度而换取空速的增加,当空速过高时减小油门或拉桿使飞机获得高度而换取空速的降低。因此固定翼飞机有两种不同的控製模式,根据实际情况的使用而供使用者选择: 第一种控製方式是,根据设定好的目标空速,当实际空速高于目标空速时,控製升降舵拉桿,反之推桿;那空速的高低影响了高度的高低,于是採用油门来控製飞机的高度,当飞行高度高于目标高度时,减小油门,反之增加油门。由此我们可以来分析,当飞机飞行时,如果低于目标高度,飞控控製油门增加,导致空速增加,再导致飞控控製拉桿,于是飞机上升;当飞机高度高于目标高度,飞控控製油门减小,导致空速减小,于是飞控再控製推桿,使高度降低。这种控製方式的好处是,飞机始终以空速为第一因素来进行控製,因此保证了飞行的安全,特别是当发动机熄火等异常情况发生时,使飞机能继续保持安全,直到高度降低到地面。这种方式的缺点在于对高度的控製是间接控製,因此高度控製可能会有一定的滞后或者波动。 第二种控製方式是:设定好飞机平飞时的迎角,当飞行高度高于或低于目标高度时,在平飞迎角的基础上根据高度与目标高度的差设定一个经过PID控製器输出的限製幅度的爬升角,由飞机当前的俯仰角和爬升角的偏差来控製升降舵面,使飞机迅速达到这个爬升角,而尽快完成高度偏差的消除。但飞机的高度升高或降低后,必然造成空速的变化,因此採用油门来控製飞机的空速,即当空速低于目标空速后,在当前油门的基础上增加油门,当前空速高于目标空速后,在当前油门的基础上减小油门。这种控製方式的好处是能对高度的变化进行第一时间的反应,因此高度控製较好,缺点是当油门失效时,比如发动机熄火发生时,由于高度降低飞控将使飞机保持经过限幅的最大仰角,最终由于动力的缺乏导致失速。 因此,两种控製模式根据实际情况而选用。我们选用的是第二种控製模式,并增加了当空速低于一定速度的时候,认为异常发生,立刻转为第一种控製模式以保证飞机的安全。















