一种大型货运无人机电气管理系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种大型货运无人机电气管理系统。
背景技术
大型货运无人机，常用来运送货物，货物本身就增加了无人机的重量，但传统大型货运无人机在飞行过程中，由于货物重量的原因，常常会出现姿态不平衡的情况，而且飞行高度只能低空飞行。
发明内容
为了解决传统大型货运无人机在飞行过程中，由于货物重量的原因，常常会出现姿态不平衡的情况，而且飞行高度只能低空飞行的问题，本发明的目的是提供一种大型货运无人机电气管理系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种大型货运无人机电气管理系统，包括有主控制器，所述主控制器通过I2C连接有MPU、MHC和KS超声波传感器，以及通过PWM连接有飞行动力系统，以及通过逻辑电平连接有声音提示模块和交互接口，以及通过无线串口连接有第一协处理器和第二协处理器，所述第一协处理器通过I2C连接有摄像头，所述第二协处理器通过I2C连接有地面站；
所述飞行动力系统连接有PID串级控制模块，所述PID串级控制模块包括ROLL轴角度，所述ROLL轴角度将角度输入角度环PID控制器，所述角度环PID控制器连接电子调速器，所述电子调速器信号连接有被控对象，所述角度环PID控制器和被控对象均连接Y轴角速度；
所述KS超声波传感器连接有无人机定高串级模块，所述无人机定高串级模块包括有依次连接的高度控制器、速度控制器、加速度控制器。
优选的，所述主控制器的核心部件采用STM32F405ZGT6芯片，用于实时接收各种传感器检测到的数据，完成数字滤波、融合飞行姿态。
优选的，所述MHC为磁力计，实现方向的识别。
优选的，所述MPU为内部集成六轴传感器模块，实现三轴偏差及三轴加速度数据的数字化输出，获得实时经纬度和高度方向的偏差数据。
优选的，所述PID串级控制模块的控制方法：
在无人机姿态平衡控制调试中，先进行内环角速度环的调节，调节时按照单轴调节原理，PID的角速度内环设定值设为0，用手给相应的轴一个阶跃的扰动，由于角速度环的设定值为0，良好的控制效果将保持该轴速度不变，此时公明显感受到个反抗的力矩，并且撤销外部的扰动后，该轴不会出现一个明显的超调，即角度震荡的现象，角速度内环调试完成之后，加上各轴的角度环，并将角度环的输出设定为角速度内环的输入，然后给一个较小的油门，观察四轴飞行的稳定性，然后不断地修改参数，达到满意的效果。
优选的，所述无人机定高串级模块采用的串级控制能迅速克服进入副回路的扰动，飞行器定高控制中，可以控制的物理参数有高度、速度、加速度，高度和速度在负载突变时不能产生突变，加速度在负载突变时也同时在突变，定高串级控制总共有3个控制回路串联，由外到内分别为高度控制环、速度控制环、加速度控制环。
优选的，所述摄像头采用的是OV7620，实现巡线功能。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：MPU为内部集成六轴传感器模块，实现三轴偏差及三轴加速度数据的数字化输出，获得实时经纬度和高度方向的偏差数据；PID串级控制模块可以使得该无人机姿态平衡控制更加稳定；无人机定高串级模块的设置使得该无人机实现定高飞行。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：
图1为本发明的整体的结构示意图；
图2为本发明的PID串级控制模块的结构示意图；
图3为本发明的无人机定高串级模块及其控制方法的示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种技术方案：一种大型货运无人机电气管理系统，包括有主控制器，所述主控制器通过I2C连接有MPU、MHC和KS超声波传感器，以及通过PWM连接有飞行动力系统，以及通过逻辑电平连接有声音提示模块和交互接口，以及通过无线串口连接有第一协处理器和第二协处理器，所述第一协处理器通过I2C连接有摄像头，所述第二协处理器通过I2C连接有地面站；
所述飞行动力系统连接有PID串级控制模块，所述PID串级控制模块包括ROLL轴角度，所述ROLL轴角度将角度输入角度环PID控制器，所述角度环PID控制器连接电子调速器，所述电子调速器信号连接有被控对象，所述角度环PID控制器和被控对象均连接Y轴角速度；
所述KS超声波传感器连接有无人机定高串级模块，所述无人机定高串级模块包括有依次连接的高度控制器、速度控制器、加速度控制器。
所述主控制器的核心部件采用STM32F405ZGT6芯片，用于实时接收各种传感器检测到的数据，完成数字滤波、融合飞行姿态。
所述MHC为磁力计，实现方向的识别。
所述MPU为内部集成六轴传感器模块，实现三轴偏差及三轴加速度数据的数字化输出，获得实时经纬度和高度方向的偏差数据。
所述PID串级控制模块的控制方法：
在无人机姿态平衡控制调试中，先进行内环角速度环的调节，调节时按照单轴调节原理，PID的角速度内环设定值设为0，用手给相应的轴一个阶跃的扰动，由于角速度环的设定值为0，良好的控制效果将保持该轴速度不变，此时公明显感受到个反抗的力矩，并且撤销外部的扰动后，该轴不会出现一个明显的超调，即角度震荡的现象，角速度内环调试完成之后，加上各轴的角度环，并将角度环的输出设定为角速度内环的输入，然后给一个较小的油门，观察四轴飞行的稳定性，然后不断地修改参数，达到满意的效果。
所述无人机定高串级模块采用的串级控制能迅速克服进入副回路的扰动，飞行器定高控制中，可以控制的物理参数有高度、速度、加速度，高度和速度在负载突变时不能产生突变，加速度在负载突变时也同时在突变，定高串级控制总共有3个控制回路串联，由外到内分别为高度控制环、速度控制环、加速度控制环。
所述摄像头采用的是OV7620，实现巡线功能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
