基于多旋翼飞行器的科研教学装置

摘要

本发明公开了一种基于多旋翼飞行器的科研教学装置，包括一个安装有传感器组的多旋翼飞行器、一个安装有仿真软件的地面计算机和地面电源。其中，多旋翼飞行器在地面计算机的控制下可以实现悬停、升降、转向、前后左右飞行等动作；地面电源为飞行器提供持续能源；地面控制计算机采用高级计算机语言来实现传感器信息融合和飞行器控制算法。本发明续航能力强，具有实验设计灵活性强；算法设计多样化；基于高级PC机和高级语言的开发环境和硬件在环技术，容易上手、开发周期短等优点。可用于自动控制理论和飞行器导航理论的科研及教学实验中。

主权项

一种基于多旋翼飞行器的科研教学装置，包括：测量传感器组：安装在多旋翼飞行器上，用于检测多旋翼飞行器的飞行姿态，测量各项飞行参数，其数据实时传回给地面计算机；地面计算机：地面计算机中安有装仿真软件MATLAB，对测量传感器组的数据进行融合处理，解算出飞行器的姿态，并通过事先设计的控制算法计算出控制量，再上传给多旋翼飞行器；多旋翼飞行器：接收地面计算机传给的控制量后，分配给各个驱动电机，通过控制螺旋桨的转速调整飞行器的飞行姿态；信号变换接口模块:用于将多旋翼飞行器上的各类测量数据传送给地面计算机；并将地面计算机的控制量传送到多旋翼飞行器，直接控制飞行器的驱动电机，对其进行反馈控制，从而实现悬停、升降、转向、前后左右飞行动作；地面电源：地面电源通过电缆为多旋翼飞行器提供持续的电能；所述测量传感器组把各类测量数据通过信号变换接口模块传送给地面计算机，地面计算机上运行仿真软件MATLAB，对测量传感器组的数据进行融合处理，解算出飞行器的姿态，并通过PID控制算法，实现四旋翼飞行器的姿态稳定控制；通过信号变换接口模块将控制量传送到多旋翼飞行器，直接控制飞行器的驱动电机，对其进行反馈控制，从而能进行PID算法设计、参数整定实验；所述信号变换接口模块给飞行器施加驱动信号，飞行器上的测量传感器组把各类测量数据通过信号变换接口模块传送给地面计算机；地面计算机上运行仿真软件MATLAB，对测量传感器组的数据进行融合处理，解算出飞行器的姿态，根据施加的驱动信号数据，和解算出的姿态数据，进行飞行模型辨识实验和研究工作。