[实用新型]一种基于贯流风机驱动的四轴飞行器平衡稳定控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于信号检测技术领域，涉及一种基于贯流风机驱动的四轴飞行器平衡稳定控制装置。

背景技术

四桨、非共轴多旋翼飞行器，简称四轴飞行器，是典型的并且完全利用电子控制手段取代机械控制手段的飞行器之一。四轴飞行器以电机带动旋翼作为驱动形式，其空气动力学原理与传统固定翼飞行器及基于桨距控制的直升机系统在动力来源和姿态控制两方面有很大区别。四轴飞行器彻底抛弃了传统飞行器复杂的机械控制部件，采用微传感器及微处理器构成的飞行控制系统，相当程度上简化了飞行器结构和重量，也降低了制造成本及装配难度。除此以外，其独特的空气动力学原理也使之具备了垂直起降能力，能够轻松驾驭在此之前其他类型飞行器难以完成的任务。正是由于在隐蔽性、垂直起降、定点悬停和低速飞行等方面四轴飞行器所体现出的强大优势，因而在军事领域和民用领域都显示出了极高的研究和应用价值，已经成为目前最有潜力的微型飞行器之一。但与此同时，四轴旋翼飞行器具有非线性、强耦合、极为复杂和特殊的动力学特性和飞行姿态，等一系列特性，加上旋翼的弹性形变、振动、机身自旋等问题，也成为该驱动方式需要克服的。

贯流风机，又称横流风机，是一类特殊风机，叶轮为多叶式、长圆筒形，具有前向多翼形叶片，具有结构简单、体积小、产生的气流平稳、动压系数较高等特点, 近来被广泛应用于家用电器和空调设备等低压通风换气的场合。贯流风机相比于旋翼作为驱动方式拥有多项优势：由于轴向长度不受限制，可以根据不同的使用需要任意选择叶轮的长度，调整动力；气流贯穿叶轮流动，受叶片两次力的作用，因而能到达的距离更远；无紊流，出风均匀；风道既能保护叶片，也防止飞行中叶片伤人。

目前国外诸多高校、研究团体和商业机构主要对多旋翼飞行器及其应用进行大量密集的研究和探索，如美国的宾夕法尼亚大学、斯坦福大学、麻省理工学院都拥有自主研发的四轴飞行器。以手机周边无线产品著名的美国Parrot公司更是推出了Ar Drone：这是一款操作简单，容易上手，支持iPod touch/iPhone/iPad遥控的四螺旋桨直升机。而与形成鲜明对比的是，我国无论在科研还是商业领域都鲜有关于多旋翼飞行器报道，甚至市面上的飞行器控制板也多是针对航空模型爱好者的多旋翼四轴飞行器。它们大多使用了低成本、低精度传感器，难以达到专业惯性制导单元的精度和可靠性，因而在抗外力扰动、操控性等方面无法满足实际要求。同时，这些产品往往不具备或只具备极为简单的导航方式，仅能在肉眼的可视范围内使用手动遥控控制飞行，还远未达到具有商用和军事价值的程度。

发明内容

本实用新型针对现有四轴飞行器控制装置对贯流风机驱动的控制以及不足，提供了一种平衡稳定控制装置。

    本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为：

一种基于贯流风机驱动的四轴飞行器平衡稳定控制装置包括微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、无线收发模块、机身方位指示电路、串口/SWD调试接口电路、信号输入/输出及扩展接口、供电电源模块。无线收发模块、机身姿态控制模块和飞行高度检测模块通过串行总线与微处理器模块连接；供电电源模块为微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、无线收发模块、串口/SWD调试接口电路、机身方位指示电路、信号输入/输出及扩展接口提供工作电源。