[发明专利]小型农药喷洒无人直升机飞行操控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种小型农药喷洒无人直升机飞行操控系统。

背景技术

无人直升机依靠旋翼的旋转产生升力和控制力，因此无人直升机能够实现空中悬停、低空、低速飞行、垂直起降等功能。即使在发动机故障的情况下，也可以通过旋翼自旋下滑着陆。无人直升机得天独厚的优势引起了全世界的关注，无论是军事还是民用领域都出现了许多比较优秀的无人直升机，比如军事应用中具有代表性的美国“火力侦察兵”无人直升机，民用领域中具有代表性的奥地利“S100”无人直升机和日本雅马哈无人直升机。

无人直升机应用于农药喷洒是农用机械的一次重大革命，与其它施药设备相比，无人直升机低空施药大大提高了工作效率，降低劳动强度，减少施药设备进入田地对农作物的碾压损失。同时无人直升机高速的旋翼下洗气流能够将农药均匀的喷洒到作物的正反面，能够在最大程度上发挥农药的功效。

无人直升机的操纵方式一般有遥控与程控两种方式，遥控指操作手通过遥控设备直接操纵无人直升机的倾斜盘来控制其飞行；程控是指由无人直升机的机载飞控计算机控制其飞行。由于直升机的稳定性差，操纵难度大，只有经过长期培训的高水平操作手才能够人工操纵无人直升机进行喷洒作业，因此无人直升机应用于农药喷洒能否成功推广的关键就是飞机的易操纵性。

本发明针对小型无人直升机应用于农药喷洒的特点，通过飞行控制系统的作用更改无人直升机的操纵模式，降低无人直升机的操纵难度，使无人直升机更适合低空农药喷洒作业。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种最大限度降低操作手的操纵难度和劳动强度的小型农药喷洒无人直升机飞行操控系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种小型农药喷洒无人直升机飞行操控系统，包括地面遥控设备、遥控接收机、机载飞行控制计算机、惯性测量单元(IMU)、磁罗盘、GPS模块、气压高度计，所述地面遥控设备与遥控接收机通过无线信号进行数据传输，地面遥控设备将控制杆位置信号发送给遥控接收机，机载飞行控制计算机采集遥控接收机输出的控制杆位置信号，并将控制杆位置信号转化为飞行控制系统对应的控制通道的速度指令，所述速度指令包括纵向速度指令、横向速度指令、垂向速度指令、航向速度指令，所述机载飞行控制计算机与遥控接收机、惯性测量单元(IMU)、磁罗盘、GPS模块、气压高度计连接，并且由所述机载飞行控制计算机将执行命令输出给执行舵机。

所述控制通道包括：纵向通道、横向通道、总距通道和航向通道。

所述纵向通道，包括速度指令生成器、微分器、限幅器、纵向速度控制回路、姿态控制回路、前馈补偿回路，纵向杆位置信号同时输送给速度指令生成器和微分器，所述微分器与限幅器串联后再与速度指令生成器并联，并联后与纵向速度控制回路的输入端连接，所述纵向速度控制回路的输出端分别与姿态控制回路、前馈补偿回路连接，所述姿态控制回路、前馈补偿回路输出纵向周期变距信号。

所述横向通道，包括速度指令生成器、微分器、限幅器、横向速度控制回路、姿态控制回路、前馈补偿回路，横向杆位置信号同时输送给速度指令生成器和微分器，所述微分器与限幅器串联后再与速度指令生成器并联，并联后与横向速度控制回路的输入端连接，所述横向速度控制回路的输出端分别与姿态控制回路、前馈补偿回路连接，所述姿态控制回路、前馈补偿回路输出横向周期变距信号。

所述总距通道，包括速度指令生成器、微分器、限幅器和垂向速度控制回路，垂向杆位置信号同时输送给速度指令生成器和微分器，所述微分器与限幅器串联后再与速度指令生成器并联，并联后与垂向速度控制回路的输入端连接，所述垂向速度控制回路同时接收俯仰角信号和滚转角信号，垂向速度控制回路输出总距信号。

所述航向通道，包括速度指令生成器、微分器、限幅器、航向速度控制回路和总距-尾桨补偿模块，航向杆位置信号同时输送给速度指令生成器和微分器，所述微分器与限幅器串联后再与速度指令生成器并联，并联后与航向速度控制回路的输入端连接，所述航向速度控制回路的输入端还与总距-尾桨补偿模块连接，航向速度控制回路输出尾桨距信号。

本方案利用常规航模无线遥控设备，采用单链路设计。