无人机结构与系统 第2版 课件. 第20次课4.1飞行控制系统概述1

第4章无人机航电系统回顾评讲职教云平台上正确率低于70%的线上作业题目。导入-引出本次课主题人机为何能实现自主起飞、精准飞行、安全回收？？树立科技报国的职业理念和专业使命感增强专业自信和民族自豪感41.定义（绕3轴、姿态回路、内回路）4.1

飞行控控制系统概述飞行控制系统（以下简称飞控系统）是控制无人机飞行姿态和运动方向的部件，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返场回收等飞行过程的核心系统，也称为自动驾驶仪，也是无人机区别于航模的根本原因之一。52.功能

①导航：导航就是解决“在哪儿’’的问题。②控制：控制就是解决“怎么飞’’的问题。③决策：决策就是解决“去那儿”的问题。④稳定：保持四旋翼无人机的稳定。⑤测量：测定电池的剩余电量。4.1

飞控系统概述4.1.1组成4.1

飞控系统概述4.1.1组成一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分。4.1

飞控系统概述1.传感器---人内耳、眼（类比）主要包括：

（1）状态感知传感器（飞控“内感”）

用于监测无人机自身的运动参数（姿态、速度、位置等），是飞控稳定控制无人机的基础。主要有惯性测量单元（IMU）、全球卫星导航系统（GNSS）和气压计。IMU主要由3轴加速度计和3轴陀螺仪组成（部分集成3轴磁力计，形成“9轴IMU”）4.1.1

飞控系统组成1.传感器---人内耳、眼（类比）主要包括：

（2）环境交互传感器（飞控“外感”）

用于感知无人机周围环境（如障碍物、距离、光线等），支撑避障、地形跟随、室内定位等功能。主要有超声波传感器、红外传感器、视觉传感器等。4.1.1

飞控系统组成1.传感器---人内耳、眼（类比）4.1.1

飞控系统组成为何大疆无人机操控比较容易？CAAC视距内执照-驾驶员CAAC超视距执照-机长2计算机---脑导航飞控计算机或简称飞控计算机是导航飞控系统的核心部件，由硬件和软件组成。硬件也就是电路板，由主处理控制器[微处理器单元（MPU）、微控制器单元（MCU）、数字信号处理器(DSP）]及可编程门阵列（FPGA）、电源等组成。±15V4.1.1

飞控系统组成课后完成职教云平台上讨论题2计算机---脑软件也就是飞控程序，是一种运行于计算机上的嵌入式实时任务软件。飞控计算机应具备如下功能：姿态稳定与控制；导航与制导控制；自主飞行控制；自动起飞、着陆控制。4.1.1

飞控系统组成2计算机---脑4.1.1

飞控系统组成153.执行机构---手（关键讲舵机、电调。无人机天生都是电传操纵）

无人机执行机构都是伺服作动设备，是导航飞控系统的重要组成部分。其主要功能是根据飞控计算机的指令，按规定的静态和动态要求，通过对无人机各控制舵面和发动机节风门等的控制，实现对无人机的飞行控制。4.1.1

飞控系统组成小组讨论为什么不同类型的无人机飞控执行方式不同？在作业本上列表写出（固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机）飞控执行方式。（1）按能源形式可分为

①气压式②液压式③电气式④这几种形式的组合（2）按控制律来区分：①比例式②积分式

4.1.2

飞控系统类型1.比例式执行机构输出的位置偏移量Δδe

与输入信号UzoU成比例关系的自动控制器称为比例式飞控系统

。4.1.2

飞控系统类型1.比例式以俯仰通道为例，升降舵偏角增量与飞机俯仰角偏差成比例的自动控制器称为比例式自动驾驶仪。

4.1.2

飞控系统类型（1）稳定状态下工作原理

=

-

0>0

由控制面向下偏转产生气动力矩使无人机低头，

逐渐减小。当适当选择L

可以使

趋向0，Δδe也趋于0，无人机恢复原来飞行状态继续飞行。4.1.2

飞控系统类型（2）操控状态下工作原理

g>0

由控制面向上偏转产生气动力矩使无人机抬头，

逐渐增加。当适当选择L

可以使

趋向

g，Δδe趋于0，无人机将保持在新的姿态角上飞行。Δδe<04.1.2

飞控系统类型2.积分式执行机构输出的位置偏移量Δδe与输入信号成积分关系的自动控制器称为积分式飞控系统。4.1.2

飞控系统类型2.积分式以俯仰角通道为例通过积分可得

位置反馈又称硬反馈，所以比例式飞控系统也称硬反馈式飞控系统。比例式飞控系统结构简单，应用很广，但在干扰作用下会产生静态误差。由于速度反馈产生这种积分关系，速度反馈又称为软反馈，故积分式飞控系统亦称速度反馈式飞控系统，或软反馈式飞控系统。它没有静态误差，但系统的稳定性差，结构复杂，应用受到一定限制。4.1.2

飞控系统类型总