国内外比较好的几款飞控系统介绍和性能配置.doc

国内外几款比较好的飞控产品（1）零度智控的YS09飞控套件主要参数：开发板硬件资源介绍电源芯片LM2596-5，允许输入720V电压，为电路板提供稳定5V；LM2677，为舵机、接收机提供6V电压，统一供电。中央处理器CPUATMEL公司的AT91RM9200，工业级，主频200MHZ。外部动态存储器1片SDRAM，HY57V641620E。FLASH1片512K的DATAFLASH；可扩充32M的FLASH，RC28F320J3C-125。串口4个全双工串口，包含1个DBG口。调试及下载接口一个标准10芯JTAG口。FPGAALTERA公司的CYCLONE系列EP1C3T100。LED指示灯两个贴片LED，可由程序及FPGA代码控制点亮与熄灭。GPS模块UBLOX的LEA-4S，支持4HZ刷新率。压力计集成IMU两个MS5534A气压传感器，数字SPI总线，精度0.1mba，可获得气压高度与空速。Analog Devices公司新推出的3轴加速度计与3轴陀螺仪集成器件ADIS16355，IMU整体解决方案，消除正交误差。电压转换芯片一片AD7998，8个独立通道，12位转换精度，TWI总线。其它留有系统扩展接口，输出到舵机的信号全部由驱动芯片74LVC16245进行了隔离。图13 YS09飞控正视图图14 YS09飞控后视图（2）北京普洛特无人飞行器科技有限公司的UP30/40飞控系统UP30性能参数： 集成3轴MEMS加速度计、速率陀螺，GPS，空速传感器，及更高精度的全数字气压高度计 供电范围扩展为426V，很多电动飞机的动力电可以直接给其供电 体积相对UP20更小巧，仅为40X100X12mm3，重量26g 外部接口和任务功能灵活且可以定制 可内置3轴电子罗盘，支持3轴云台控制 具备GPS/INS惯性导航功能，满足在丢星情况下返回起飞点 舵机扩展到1024个，分别可以执行飞行控制和其他任务 支持国产低速通讯电台（最低波特率至1200bps），使得通讯距离更远、更可靠、误码率更低 26个10位AD，1路16位AD，充分满足任务数据采集需求 大气数据探测能力，可以观测大气温压湿，以及风向风速 具备UP20所具备的定时定距以及定点的航拍功能 具备2路转速监测，特别适合于双发动机的无人机、无人飞艇的转速监测 新的电气停车功能支持除了原来的磁电机发动机（如小松系列），还支持CDI点火的发动机（如3w等） 支持全自动伞降；可连接超声波高度传感器实现全自动的滑跑降落，只需要在地面站上指定降落点与方向以及左右盘旋，飞控自动推算下滑航线。 支持各种起飞方式的全自动起飞 使用新一代GPS模块，50通道，具备-160dB的接收灵敏度，冷启动定位仅需要29秒，具备GPS、GALILEO、SBAS等多重定位源定位能力。 软件设定，支持24个方向的安装 软件设定使用接收机类型或者无接收机 更大的照片pos数据容量，2978张图15 UP30及其配套的500mw数传电台（3）北京航空航天大学研发的iFLY40飞控iFLY40是北京航空航天大学自行研制的具有自主知识产权的新一代自动驾驶仪。iFLY40内部集成了三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计、微型气压高度计、微型空速传感器、微型磁通门、微型GPS接收机等，功能齐全，性能与国外同类产品相当。而且iFLY40通过捷联解算可以实时测量出飞机的三轴航姿，从而能够实现类似大中型无人机的精确姿态控制，这是绝大多数同类产品所不具备的功能。iFLY40还有一个特点是可以实现系统软硬件的重新定制，使之更适合于某种特定的飞行平台或任务，这是国外同类产品无法比拟的。 主要特点：集成GPS接收机、三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计、气压高度计和气压空速计、数字磁罗盘双ARM7TDMI内核CPU，分离的任务导航和飞行控制计算16通道GPS接收机，4Hz输出，35秒快速定位时间，2.5米CEP精度三维航迹和航速保持，多种航迹跟踪模式选择基于捷联姿态解算和双矢量姿态解算的数据融合，在稳定控制的基础上实现姿态控制反馈PID和前馈式控制算法，保证良好的飞行姿态由混合分配表输出舵面舵机，可方便的设置混控和调整中位包含电子地图功能的地面站软件，可在线更改航线和任务，可实时进行半自主式遥控，并可以实时记录飞行数据和离线回放包含路由能力的通讯服务，可以方便的形成无人机组网系统，且协议对用户开放独立的手动/自动切换模块，更好的可靠性和可用性，兼容所有常见RC设备，并提供RC遥控超距监测和保护功能可在线调整和保存所有控制参数，附带使用方便的独立式参数调整软件可实时遥测飞行状态数据，自动驾驶仪内部的在线数据记录时间可达6.8小时（所有遥测数据全部记录）包含主电源电压过低、舵机电压过低、GPS定位精度过低、高度过低、高度过高、速度过低、姿态超限、用户自定义等各种特殊情况下的应急处理机制支持RS-485、RS-422、RS-232、TTL电平等多种接口的数据链路体积仅703535mm，重量仅57g，功耗仅160mA 7.2V图16 iFLY40飞控盒图17 iFLY40专业板内核电板（4）加拿大Micropilot公司MP2028飞控加拿大Micropilot的自动驾驶仪： MP2028, MP2128, MP2128Heli 世界上最小的自动驾驶仪，集成了无人机自动驾驶仪的全部功能，性能非常优越。特点：体积小、重量轻调试方便，简单自带超声波高度传感器，能垂直起飞、降落应用：航模无人机自主飞行试验小型测绘无人机航拍规格：导航GPS更新速率1Hz航点模式下可移动伺服舵机航点模式下可改变高度航点模式下可改变空速用户可自定义待命航线用户可自定义错误处理方式RPV和UAV模式支持DGPS精度缓冲区可存储多达1000个航点命令伺服升降舵辅助翼，襟副翼，4个伺服副翼，独立副翼，V-尾，X-尾，分离的方向舵8 / 16 / 24 伺服伺服更新速率50 Hz独立的伺服和main电池电源供应独立的伺服和main电压监视集成的RC伺服分辨率，11位数传遥测，数据记录和视频遥测功能（每秒发送100个用户自定义数据）遥测更新速率5Hz板载数据记录47个域，1.5 MB5Hz数据记录更新速率视频重叠（16个用户自定义数据域）控制系统30 Hz内部PID闭环更新速率增益调节用于最优控制方向舵-副翼前馈控制提高了转向性能副翼-升降舵前馈控制提高了在转向时的高度保持稳定性自主起飞和降落 用户可自定义反馈PID闭环用户可自定义表查询功能 HORIZONmp地面站软件系统包括HORIZONmp地面控制软件用于操作训练的MP2028g模拟器飞行中增益可调飞行中航点可调地面站可遥控负载伺服舵机支持鼠标点击编辑航点功能传感器最大空速500 kph 最大高度12000 m3轴加速度计2G3轴陀螺仪最大角速率150/s物理特性重量28g（包括GPS接收机，陀螺仪及所有的传感器）电流消耗（包括GPS接收机，陀螺，所有的产感器和GPS天线140mA 6.5V供电电压4.2到26V长-宽-高10-4-1.5cm支持现场软件升级图18 MP2028飞控（5）美国 UAV Flight Systems 公司AP50飞控1. 自动驾驶仪的规格 主板全重： 45 克 外形尺寸： 1404825 毫米 主板功耗： 6.0 VDC 120 毫安 最大速度： 1275 公里/小时 最大高度： 5000 米 破坏过载： 100 G 工作温度： -20 至 +85 摄氏度 环境湿度： 95%（非凝结）2. 自动驾驶仪的特性 8 路 PID 飞行控制通道和一路 PID 航线跟踪通道 副翼、升降舵、油门、方向舵和襟翼五个操纵舵面 全电子调谐传感器：俯仰陀螺、滚转陀螺、偏航陀螺、两轴加速度计、空速传感 器、气压高度计和主、备电源监视器 三个微处理机（CPU）和 GPS 卫星定位接收机 24 个航路点、经纬度和极坐标两种设置方式、可储存 6 条 8 航路点自定义制式航线 3 个任务舵机通道、3 个 TTL 数字控制输出信号 RC、RC_RF、RPV_RC、RPV_RF 和 UAV 五种飞行控制模式、六个飞行状态 V 尾、升降副翼和襟副翼交联、舵机换向 多机制可选组合飞行控制方案 电动飞机控制功能 16 个飞行数据和 15 个导航数据记录 二路 8 位A / D 模拟数据记录通道、8K 缓存 一个GCS 地面站链路端口（TTL 电平、二进制格式） 两个RS-232 链路端口（ASCII 文本格式） 自动起降功能 多故障保护功能 公制度量单位 AP50 自动驾驶仪的两个主要功能是：飞行和增稳控制、导航和任务控制。飞行和增稳控制，采用数字PID 控制运算方式，通过六个自定义飞行状态的被控量参数设置表（变参控制）来控制各飞行舵面。导航和任务控制，用于任务航线编制和任务（事件）作业 。 3. 导航和任务控制系统 可以设置24个航路点的经纬度坐标、航路点序号、航段飞行速度、航段飞行高度、航路点半径等参数。驾驶仪将根据这些设置确定的任务航线，通过GPS卫星定位接收机获取飞机当前位置信息，经CPU运算后通过飞行控制系统，控制飞机按航路点序号以设定的速度和高度顺序飞行。在每个航路点上，可以根据任务要求设置事件指令，飞机在抵达装有事件指令的航路点后，将执行任务作业。任务作业包括： 环绕目标的制式航线循环飞行 控制任务舵机动作 控制 TTL 数字信号输出 关闭或接通 RC 遥控接收机 控制机载视频设备工作 关闭发动机等AP50 驾驶仪的导航和任务系统，在同一个航路点上可以安装多个事件指令，飞机抵达后将同时执行多个任务。AP50 驾驶仪的环绕目标制式航线，可以根据任务需要自定义样式、尺寸、位移和循环飞行时间。3 个任务舵机和 3 个 TTL 数字信号，由任务事件列表控制在目标航点执行。飞机离开起飞点后，RC 遥控接收机可以设为关闭，飞机返回时设为接通，这样在执行任务期间就可以使飞机免受外界信号的干扰。 4. 飞行和增稳控制系统 集成在驾驶仪上的俯仰陀螺、滚转陀螺、偏航陀螺、两轴加速度计、空速传感器和气压高度计，以及GPS速度和高度可以获取飞机的飞行信息，这些参数经CPU运算后再通过PID控制回路控制各飞行舵面，实现飞行和增稳控制。AP50 驾驶仪采用了多个串级PID控制回路，可以根据不同的使用要求灵活组成多种控制方案。各通道控制功能如下 副翼PID通道控制： 滚转角、滚转增稳 升降舵PID通道控制： 俯仰增稳、俯仰角、飞行速度、飞行高度 油门PID通道控制： 飞行高度、飞行速度 方向舵PID通道控制： 转弯速率、偏航增稳 航向PID通道控制： 转弯速率、滚转角 俯仰PID通道控制： 俯仰角、飞行速度、飞行高度AP50 自动驾驶仪，具有控制各种安定性能极差的固定翼飞机功能，使用GPS 速度参照系，最大速度包线可达 1275 公里 / 小时。AP50 驾驶仪 PID 参数设置表的作用是：根据飞机的飞行速度包线，将 PID 设置参数划分为六个独立的飞行状态变量，实现不同飞行速度下（起飞、初始爬升、低速、巡航、高速和着陆）的精确变参数控制，从而使飞机在整个飞行包线范围内的飞行响应始终是稳定的。AP50 驾驶仪具有 V 尾、升降副翼和襟副翼交联、副翼-方向舵主从联动、以及舵机换向等诸多功能。 5. 飞行控制模式 AP50 可以与各种便宜的、商品化的 PPM 或 PCM 五通道以上的 RC 接收机配合使用，在各种控制模式下，都可以控制 5 个飞行舵机（副翼、升降舵、油门、方向舵和襟翼）。 PIC 控制模式： 使用RC 遥控发射机操纵所有舵机控制飞机飞行，AP50 不参与正常的飞行控制，仅在RC 设备故障、受干扰和系统低电告警时执 行自动着陆保护。 RPV_RC 控制模式： 使用 RC 发射机方向舵摇杆，控制飞机的航向操纵，飞行和增稳控制由 AP50 执行。 使用 RC 发射机升降舵摇杆，控制飞机的设定飞行速度，飞行和增稳控制由 AP50 执行。 使用 RC 发射机油门摇杆，控制飞机的设定飞行高度 ，飞行和增稳控制由 AP50 执行。 UAV 控制模式： 所有的飞行、导航和任务控制，均由 AP50 根据飞行前编制的程序执行。 RPV_RF 控制模式： 使用地面站软件，通过无线数传链路对所有飞行和导航设置进行实时控制。 RC 发射机的第五开关通道，用于 RC、RPV_RC 和 UAV 控制模式的切换。当关闭 RC 发射机时，也进入 UAV 控制模式，RPV_RF 控制模式需通过地面站实现。 6. 地面控制站 AP50 驾驶仪中已内置了一个完整的地面站界面，通过运行 Windows 的超级终端程序，就可以与任何 PC 机实现连通。这个地面站界面支持 RS-232 有线或无线链接，飞行时数据连续下传。在 RPV_RC 控制模式下，可以通过上行链路对飞机的导航设置进行实时修改。 AP50 驾驶仪还有一个专用的TTL 异步串口，这个地面站专用串口可以与使用者自行开发的地面站进行通信，还可以通过这个串口控制所有舵机，命令代码文本格式 7. 起飞和着陆 起飞和着陆是两个完全独立的控制过程，可以通过调整系统设置菜单中的参数设置，获得希望的控制效果。 AP50 驾驶仪在自动起飞的过程中，不执行导航控制，