[发明专利]一种航模飞机双轴增稳控制器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航模飞机辅助飞行控制装置，尤其是涉及一种航模飞机双轴增稳控制器及控制方法。

背景技术

目前飞行类玩具和航空模型，因尺寸小、成本低、对飞行场地要求低、飞行风险小，目前在国内外日益流行。因航模飞机的尺寸变小，则出现气动阻尼减小小、雷诺数降低，非定常空气动力减弱 ，静稳定性能较低、操控性能较差，增大了入门飞行难度，严重影响了特技飞行的动作质量。

为了增加小型航模飞机的稳定性，目前技术上多采用增稳陀螺仪以增加航模的稳定性，在硬件上大多数都是采用压电晶体角速率传感器，压电晶体角速率传感器体积大且质量重，影响小型航模飞机的飞行高度。在控制算法上，现有技术使用PI控制算法，或者是单独的P控制算法均存在不足之处。使用ＰＩ控制算法的缺点是：随着控制器工作时间的增加，角速率传感器的输出误差被一直累积，从而影响操作者对模型飞机的实时控制，降低的飞行质量；使用P控制算法的缺点：由于没有精确的误差积分反馈，控制器对于航模飞机飞行时的小角速率误差无法及时识别，从而使航模飞机的稳定性受到影响，进而不能准确控制航模飞机。

发明内容

本发明针对压电晶体角速率传感器体积大和质量重，且软件的控制算法对航模飞机的控制不够准确的不足，为此提供了一种航模飞机双轴增稳控制器及控制方法，包括双轴角速率传感器4，用于输出X轴角速率信号、Y轴角速率信号和传感器温度信号，连接单片机1的第二I/O接口；输出开、关两档信号的四路功能选择开关2连接单片机1的第一I/O接口；两路感度调节电位器3连接单片机1的第三I/O接口；单片机1将接收到的模拟信号通过A/D转换器转换成数字信号，并在单片机1的处理器中按照程序进行运算，根据给定的温度补偿规律对角速率信号做温漂补偿计算，计算出温度偏离量，将角速率的温度偏移量拟合成与时间有关的函数,通过改进的PID算法计算出控制量，并将控制量输入单片机1的PWM模块，通过PWM（Pulse Width Modulation——脉冲宽度调制）模块转化为PWM信号输出，用于驱动航模飞机舵机的舵面偏转，以产生气动操纵力矩控制航模飞机。

本发明所述的航模飞机双轴增稳控制器及控制方法，所述四路功能选择开关2分别为：飞行模式选择 、飞机构型选择 、第一舵机方向选择、第二舵机方向选择；所述两路感度调节电位器3分别为：俯仰感度电位器和滚转感度电位器；所述双轴角速率传感器4为MEMS角速率传感器。

本发明的有益效果是：

本发明使用MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems——微机电系统）角速率传感器。单片机处理器根据给定的温度补偿规律对数字信号做角速率传感器的温漂补偿计算，计算出温度偏离量，将角速率的温度偏移量拟合成与时间有关的函数,通过改进的PID算法计算出控制量，并将控制量输入单片机1的PWM模块，通过PWM模块转化为PWM信号输出；将无副翼直升机的控制算法引入到固定翼航模飞机的控制中，使小型航模飞机完全按照操作者的操作命令稳定、流畅地飞行，提高飞机的操控性和稳定性。使小型航模飞机可以具有大型航模飞机一样的稳定性、精准性，降低初学者的入门难度，扩大航模飞机的市场。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明控制器的原理图；

图2是本发明中的单片机流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。