無人機自動駕駛儀(共11頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 無人機自動駕駛儀 1.自動駕駛儀(autopilot)： 按一定技術(shù)要求自動控制飛行器的裝置。在有人駕駛飛機上使用自動駕駛儀是為了減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，使飛機自動地按一定姿態(tài)、航向、高度和馬赫數(shù)飛行。飛機受暫時干擾后，自動駕駛儀能使它恢復(fù)原有的穩(wěn)定飛行狀態(tài)，因此，初期的自動駕駛儀稱為自動穩(wěn)定器。自動駕駛儀與飛機上其他系統(tǒng)交聯(lián)還可實現(xiàn)對飛機的控制。在導(dǎo)彈上，自動駕駛儀起穩(wěn)定導(dǎo)彈姿態(tài)的作用，故稱導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)。它與導(dǎo)彈上的或地面的導(dǎo)引裝置交聯(lián)組成導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)定和控制的功能。 1.1發(fā)展概況 1914年美國人E.斯派雷制成電動陀螺穩(wěn)定

2、裝置，這是自動駕駛儀的雛型。30年代，為了減輕駕駛員長時間飛行的疲勞，開始使用三軸穩(wěn)定的自動駕駛儀。它的主要功用是使飛機保持平直飛行。50年代，通過在自動駕駛儀中引入角速率信號的方法制成阻尼器或增穩(wěn)系統(tǒng)，改善了飛機的穩(wěn)定性。50年代以來自動駕駛儀發(fā)展成為飛行自動控制系統(tǒng)。50年代后期，又出現(xiàn)自適應(yīng)自動駕駛儀，它能隨飛行器特性的變化而改變自身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。60～70年代，數(shù)字式自動駕駛儀應(yīng)運而生，它在“阿波羅”號載人飛船登月艙的登月過程中得到應(yīng)用。 1.2原理和組成 自動駕駛儀是模仿駕駛員的動作駕駛飛機的。它由敏感元件、計算機和伺服機構(gòu)組成。當(dāng)某種干擾使飛機偏離原有姿態(tài)時，敏感元件(例如陀螺

3、儀)檢測出姿態(tài)的變化；計算機算出需要的修正舵偏量；伺服機構(gòu)（或稱舵機）將舵面操縱到所需位置。自動駕駛儀與飛機組成反饋回路，保證飛機穩(wěn)定飛行。 1.3分類和特點 　 自動駕駛儀可按能源形式、使用對象、調(diào)節(jié)規(guī)律等分類。 ①按能源形式：分為氣壓式、液壓式、電氣式或者是這幾種形式的組合?，F(xiàn)代超音速飛機多安裝電氣（或電子）-液壓式自動駕駛儀。氣壓式伺服機構(gòu)主要用于導(dǎo)彈。 ②按使用對象：分為飛機自動駕駛儀和導(dǎo)彈自動駕駛儀。飛機自動駕駛儀多具有檢測飛機姿態(tài)角的敏感元件，能穩(wěn)定飛機的姿態(tài)角。為了提高這種自動駕駛儀的穩(wěn)定效果，可配合使用速率陀螺儀。戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈只需要穩(wěn)定角速度，其姿態(tài)角根據(jù)目標(biāo)的運動而改變，

4、因此，在自動駕駛儀中不設(shè)檢測角位置的敏感元件。巡航導(dǎo)彈、戰(zhàn)略導(dǎo)彈和運載火箭需要穩(wěn)定姿態(tài)角，在這些飛行器的自動駕駛儀中仍有檢測姿態(tài)角的敏感元件。 ③按調(diào)節(jié)規(guī)律：自動駕駛儀的調(diào)節(jié)規(guī)律（即數(shù)學(xué)模型）表示伺服機構(gòu)的輸出量與被調(diào)參量之間的函數(shù)關(guān)系。飛機自動駕駛儀依調(diào)節(jié)規(guī)律的不同分為比例式自動駕駛儀和積分式自動駕駛儀。比例式自動駕駛儀是以伺服機構(gòu)輸出的位置偏移量（如舵偏角）與被調(diào)參量（如姿態(tài)角）的偏差成比例的原理工作的。它的結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用很廣，但在干擾作用下會產(chǎn)生靜態(tài)誤差。積分式自動駕駛儀是以伺服機構(gòu)輸出的位置偏移量與被調(diào)參量偏差的積分成比例的原理工作的，它沒有靜態(tài)誤差，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用

5、受到一定限制。 導(dǎo)彈自動駕駛儀按被調(diào)參量的性質(zhì)可分為位置式自動駕駛儀、定向式自動駕駛儀和加速度式自動駕駛儀。位置式自動駕駛儀的被調(diào)參量是飛行器的角位置（即姿態(tài)角），伺服機構(gòu)的輸出量與姿態(tài)角的偏差成比例。定向式自動駕駛儀的被調(diào)參量是飛行器的姿態(tài)角速度，伺服機構(gòu)的輸出量與姿態(tài)角速度的偏差成比例。加速度式自動駕駛儀的被調(diào)參量是飛行器的法向加速度，伺服機構(gòu)的輸出量與法向加速度的偏差成比例。 現(xiàn)代自動駕駛儀的趨勢是向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。80年代以前，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈由于工作時間短、工作環(huán)境條件惡劣（如很大的過載）等較少采用數(shù)字式自動駕駛儀。微型計算機出現(xiàn)后，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈開始采用數(shù)字式自動駕駛儀。近代空戰(zhàn)中，

6、自動駕駛儀能以最佳方式操縱戰(zhàn)斗機，例如以最短的時間飛到最有利的位置。在導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)時，自動駕駛儀與制導(dǎo)系統(tǒng)配合使導(dǎo)彈能識別敵友、分析敵情變化并作出最優(yōu)決策。這就要求自動駕駛儀具有智能的功能。 2.其它公司無人機自動駕駛系統(tǒng)： 　　 2.1硬件組成 內(nèi)置傳感器：三軸角速率陀螺 、三軸加速度計、三軸磁力計、雙嘴空速傳感器、氣壓高度計、5Hz GPS接收機、溫度傳感器。 輸入/輸出接口：8路PWM輸入、7路PWM輸出、2路電源監(jiān)視輸入、2路轉(zhuǎn)速傳感器輸入、5路ADC、10路二進制遙測數(shù)據(jù)包、多功能LED指示燈。 數(shù)據(jù)交換接口：RS-232和RS-485。 擴展設(shè)備接口：RS-4

7、85接口 X 4（ABIP 協(xié)議），RS-232接口 X 2（NMEA 協(xié)議）。 選配外置傳感器：空速高度組合傳感器、超聲波高度計、PWM信號和離散信號擴展器、飛行數(shù)據(jù)記錄器、油量傳感器、GLONASS 或北斗GPS 接收機、用戶定制設(shè)備等。 2.2技術(shù)指標(biāo) 傳感器量程：角速率150/s，加速度10g，動壓15 ~115 Kpa， 靜壓0 ~4 Kpa 空速量程：300 km/h（可擴展），精度10 km/h（10С ~ 60С），分辨率2 km/h 氣壓高度：-1000 ~ 11000 m，精度10 m（0С~80С），分辨率0.3 m，升降速率分辨率0.25 m/s

8、 姿態(tài)量程：滾轉(zhuǎn)角180，精度0.1；俯仰角90，精度0.1；磁航向角180，精度0.3 溫度量程：-25С ~ 70С，精度3С 工作電壓：5.5v ~ 6v ，輸入電壓7v ~16v，工作電流30010% mA / 6V 波特率：4800 ~ 裸板重量：25 g，裸板尺寸：104 X 57 X 13 mm 帶殼重量：150 g，外殼尺寸：125 X 65 X 40 mm 2.3技術(shù)指標(biāo) 73 Hz 并行數(shù)據(jù)處理和采集。 RS-485 設(shè)備擴展總線。 多功能穩(wěn)壓器，駕駛儀、舵機、外置傳感器、擴展設(shè)備分開供電。 可同時裝載4個飛行計劃： 每個飛行計劃中，可裝載 32 個控制圖；可設(shè)置 64 個飛行狀態(tài)（或航路點）、每個航路點可定義 16 項控制參數(shù)；可設(shè)置 4 個中斷狀態(tài)和 10 個跳變狀態(tài) 提供56個高速實時數(shù)據(jù)（姿態(tài)數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)、航行數(shù)據(jù)和慣導(dǎo)數(shù)據(jù)）以及224個控制節(jié)點數(shù)據(jù)。 精確的多類型 PID 參數(shù)在線自動整定功能，系統(tǒng)調(diào)試簡單方便快速。 適用于各種固定翼、直升機、特種飛行器、陸地、水面和水下機器人控制，以及載體的獨立數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。 2.4工作流程 2.5主要控件原理圖 專心---專注---專業(yè)