[实用新型]一种太阳能无人机的飞行及能源系统控制器

说明书

本实用新型公开了一种太阳能无人机的飞行及能源系统控制器，主要由主控制器、飞行姿态传感模块、位置传感模块、驱动模块、无线模块、能源系统模块组成，且主控制器负责处理飞行姿态传感模块、位置传感模块、驱动模块、无线模块提供的状态信息及数据，实现决策和管理，并将飞行参数及管理情况通过无线通信模块反馈至地面上位机，为地面工作人员提供飞行器的相关状态信息，以根据信息进行及时的相应操作；本实用新型提出的技控制器结构简单、飞行姿态控制稳定，且能源系统采用太阳能光伏供能，滞空时间长，同时太阳能作为洁净的新能源，不仅极大的降低了飞行能源供给成本，同时还实现了飞行过程中碳的零排放。

技术领域

本实用新型属于电子与通信、光伏发电技术领域，具体涉及一种太阳能无人机的飞行及能源系统控制器。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作；与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用：且目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

太阳能电池作为太阳能飞机的能量来源，为太阳能飞机的推进系统和控制设备提供电力支持，然而，由于机体表面积、载重等各方面的限制，机体上所能铺设的电池板数量有限，同时，太阳能电池还是一种非线性电源，其输出会随着外界环境的变化而变化，而且在外界环境一定的条件下存在一个最大功率点。如何提高太阳能电池的利用率，如何使太阳能电池一直工作在最大功率点，对于太阳能飞机的能源管理具有十分重要的意义，为此我们提出一种太阳能无人机的飞行及能源系统控制器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能无人机的飞行及能源系统控制器，其具有结构简单，飞行姿态控制稳定，且能源系统采用太阳能光伏供能，滞空时间和续航能力更强的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种太阳能无人机的飞行及能源系统控制器，主要由主控制器、飞行姿态传感模块、位置传感模块、驱动模块、无线模块、能源系统模块组成。

进一步地，飞行姿态传感模块由三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁阻仪组成；位置传感模块由GPS、气压高度计组成；驱动模块由无刷电机、电子调速器组成；无线通信模块由无线数据传输器及遥控模块组成；能源系统模块由从控制器、MPPT模块、锂电池、SPI隔离接口、DC-DC电路组成，其中MPPT模块由电压采样电路、电流采样电路、Buck电路、驱动电路组成。

进一步地，主控制器负责处理飞行姿态传感模块、位置传感模块、驱动模块、无线模块提供的状态信息及数据，实现决策和管理，并将飞行参数及管理情况通过无线通信模块反馈至地面上位机，为地面工作人员提供飞行器的相关状态信息，以根据信息进行及时的相应操作。

进一步地，从控制器主要负责太阳能飞机能源系统MPPT模块控制，从控制器采用DSP数字信号处理器，MPPT模块主要通过Buck电路来实现对太阳能电池的驱动。太阳能电池的输出进入MPPT模块，电压采样电路和电流采样电路将其电压电流值传送给控制器，从控制器经过计算输出PWM波，PWM波通过驱动电路驱动Buck电路中的开关管，通过控制Buck电路开关管的占空比，以达到阻抗匹配，实现最大功率点跟踪。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出的太阳能无人机的飞行及能源系统控制器结构简单、飞行姿态控制稳定，且能源系统采用太阳能光伏供能，滞空时间长，用途广泛；同时太阳能作为洁净的新能源，不仅极大的降低了飞行能源供给成本，同时还实现了飞行过程中碳的零排放。

附图说明

图1为本实用新型飞行控制系统框图；