一種級聯式無人機動力系統的總線控制系統和方法與流程

本發明涉及一種動力系統通信領域，尤其涉及的是一種無人機動力系統的總線控制系統和方法。

背景技術：

目前對于無人機的動力系統傳輸方案，都是由飛行控制器輸出50Hz～400Hz的PWM信號(這種傳輸方案叫PPM協議)，由電子調速器或者是舵機解調PPM信號，從而達到控制無人機的電機或者是舵機的轉速。

這種傳輸方案，這種傳輸方案是使用模擬信號，電子調速器根據接收到的高低電平時間之比來判斷速度的快慢，傳輸距離短，缺少校驗以及電機在工作時候會產生嚴重的電磁干擾，導致電子調速器和舵機接受到錯誤信號，使其工作不正常，從而導致失控、墜機等風險。

另外這種傳輸方案在飛行控制系統中所占用總線較多，傳統的傳輸方案是使用模擬信號控制，采用的是并行信號，每個電子調速器都需要單獨占用3根總線，走線復雜。因為傳統傳輸的飛行控制系統輸出信號為模擬信號，并且電子調速器只有接收信號接口并沒有發送接口，因此傳統傳輸方式為單向，無法逆向獲知動力系統工作狀態，且受頻率限制，電子調速器刷新周期長，造成控制延時。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于提供了一種抗干擾能力強，飛行控制系統的端口占用少，傳輸頻率更高的級聯式無人機動力系統的總線控制系統。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：一種級聯式無人機動力系統的總線控制系統，包括飛行控制器總線驅動模塊、驅動總線和電子調速器；

飛行控制器總線驅動模塊與驅動總線連接，實時通過總線向外發送調速信號；

總線驅動模塊一端與飛行控制器總線驅動模塊連接，另外一端采用級聯連接的方式與多個電子調速器連接，通過總線將總線驅動模塊發出的調速信號傳輸給電子調速器；

電子調速器與驅動總線連接，解調接收到的信號，轉化為PWM信號實時控制電機運轉。

作為優化的技術方案，飛行控制器總線驅動模塊基于485收發器或者CAN收發器設計。

作為優化的技術方案，驅動總線采用雙絞線，雙絞線一端與飛行控制器總線驅動模塊連接，另外一端連接至電子調速器的通信端口。

作為優化的技術方案，飛行控制器總線驅動模塊發出調速信號，通過雙絞線傳輸到電子調速器，電子調速器解調該信號并直接對電機進行控制；

同樣，電子調速器將動力系統的工作狀態通過驅動總線反饋給飛行控制器總線驅動模塊。

飛行控制器總線驅動模塊用ADM2483差分總線收發器，ADM2483差分總線收發器的引腳12和引腳13分別發送485A和485B信號到電子調速器上，485A和485B信號的端頭之間接第一TVS管，第二TVS管的端口1接485B信號線，第三TVS管的端口1接485A信號線，第四TVS管的端口1接485B信號線，第四TVS管的端口2接485A信號線，第二TVS管的端口2、第三TVS管的端口2和第四TVS管端口3連接到一起，連接到大地上；

電子調速器傳回的485A信號和485B信號通過ADM2483差分總線收發器解調信號RX、TX送到MCU。

本發明還公開一種級聯式無人機動力系統的總線控制方法，包括下述步驟：飛行控制器總線驅動模塊發出調速信號，通過雙絞線傳輸到電子調速器，電子調速器解調該信號并直接對電機進行控制；同樣，電子調速器將動力系統的工作狀態通過驅動總線反饋給飛行控制器總線驅動模塊，達到飛行控制器實時監測、控制動力系統。

作為優化的技術方案，飛行控制器總線驅動模塊基于485收發器或者CAN收發器設計，CAN或者485通信方式是雙向通信，由發送和接收兩個信號組成，CAN總線或者485總線采用差分信號且有數據校驗位。

作為優化的技術方案，飛行控制器總線驅動模塊用ADM2483差分總線收發器，ADM2483差分總線收發器的引腳12和引腳13分別發送485A和485B信號到電子調速器上，485A和485B信號的端頭之間接第一TVS管，第二TVS管的端口1接485B信號線，第三TVS管的端口1接485A信號線，第四TVS管的端口1接485B信號線，第四TVS管的端口2接485A信號線，第二TVS管的端口2、第三TVS管的端口2和第四TVS管端口3連接到一起，連接到大地上；

電子調速器傳回的485A信號和485B信號通過ADM2483差分總線收發器解調信號RX、TX送到MCU；

MCU解調安裝在電子調速器上的撥碼開關的位置地址信息，其中撥碼開關由人為設定，由單片機IO口讀取撥碼開關的值存為此電子調速器的地址，控制命令幀由油門信號和地址信息構成，通過判斷命令幀中的地址與控制器的地址得到是否是此調速器的速度命令，根據速度命令即刻調整電機轉速。

本發明相比現有技術具有以下優點：

1、傳輸距離更長，信號不易受干擾；

2、該總線驅動系統只需要占用2個端口，而傳統方案六旋翼無人機則需要使用18個端口；

3、新的傳輸方案使動力系統刷新速度變得更快，傳統方案通過模擬信號傳輸，一個信號的頻率為400Hz，而新的傳輸方案使用數字信號傳輸，而一幀數字信號的頻率可在1兆及其以上，能夠實時、準確將飛行控制系統的調速信號傳輸給動力系統，從而使無人機系統的姿態調整加快，更平穩；

4、傳統方案都是單向傳輸，而新的方案為雙向傳輸，電子調速器可將當前的工作狀態實時傳輸給飛行控制器，飛行控制器可參考電調的工作狀態實現更精準控制。

附圖說明

圖1是本發明級聯式無人機動力系統的總線控制系統的線路原理圖。

圖2是本發明級聯式無人機動力系統的總線控制系統的具體實施例線路圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，本發明級聯式無人機動力系統的總線控制系統包括飛行控制器總線驅動模塊、驅動總線和電子調速器。

飛行控制器總線驅動模塊與驅動總線連接，實時通過總線向外發送調速信號。

驅動總線一端與飛行控制器總線驅動模塊連接，另外一端采用級聯連接的方式與多個電子調速器連接，通過總線將飛行控制器總線驅動模塊發出的調速信號傳輸給電子調速器。

電子調速器與驅動總線連接，解調接收到的信號，轉化為PWM信號實時控制電機運轉。

飛行控制器總線驅動模塊一般基于485收發器或者CAN收發器設計，485收發器或者CAN收發器驅動總線能力強，可長距離驅動多個負載。

驅動總線采用抗干擾能力強的雙絞線，雙絞線一端與飛行控制器總線驅動模塊連接，另外一端連接至電子調速器的通信端口，如果有多個電子調速器，可以采用級聯的連接方式進行連接。如圖1所示。

CAN總線和485總線采用差分信號且有數據校驗位，因此傳輸距離更長，抗干擾能力強。另外，CAN總線和485總線分別使用TX(發送)和RX(接收)兩個信號，在傳輸協議中帶有地址信號，電子調速器可通過解析地址信號獲取控制命令，因此，該總線驅動系統只需要占用2個端口，就可以實現傳統方案六旋翼無人機使用18個端口達到的效果。CAN或者485通信方式是雙向通信，由TX(發送)和RX(接收)兩個信號組成，電子調速器可將當前的工作狀態實時傳輸給飛行控制器，飛行控制器可參考電調的工作狀態實現更精準控制。

飛行控制器總線驅動模塊發出調速信號，通過雙絞線傳輸到電子調速器，電子調速器解調該信號并直接對電機進行控制。同樣，電子調速器也可以將動力系統的工作狀態通過驅動總線反饋給飛行控制器總線驅動模塊，從而達到飛行控制器實時監測、控制動力系統。

請參閱圖2所示，該實施例中，采飛行控制器總線驅動模塊用ADM2483差分總線收發器，ADM2483差分總線收發器是一款集成式電流隔離器件，適用于多點總線傳輸線路的雙向數據通信。ADM2483差分總線收發器的引腳12和引腳13分別發送485A和485B信號到電子調速器上，485A和485B信號的端頭之間接TVS(瞬態抑制二極管)管TZB8，TVS管TZB6的端口1接485B信號線，TVS管TZB1的端口1接485A信號線，TVS管U4的端口1接485B信號線，TVS管U4的端口2接485A信號線，TVS管TZB6的端口2、TVS管TZB1的端口2和TVS管U4的端口3連接到一起，連接到大地上。設置TVS管TZB1和TVS管TZB6、TVS管U4的作用是抑制總線上的靜電干擾，以防止燒毀電子調速器。

電子調速器傳回的485A信號和485B信號通過ADM2483差分總線收發器解調信號RX、TX送到MCU，MCU解調安裝在電子調速器上的撥碼開關K1的位置地址信息，其中撥碼開關K1由人為設定，由單片機IO口讀取K1的值存為此電子調速器的地址。控制命令幀由油門信號和地址信息構成，通過判斷命令幀中的地址與控制器的地址可以得到是否是此調速器的速度命令，根據速度命令即刻調整電機轉速。

其中TVS管TZB1和TVS管TZB6的型號為PESD12VL2BT，TVS管U4的型號為SMCJ12CA。

本發明的傳輸方案使用數字信號傳輸，一幀數字信號的頻率可在1兆及其以上，能夠實時、準確將飛行控制系統的調速信號傳輸給動力系統，從而使無人機系統的姿態調整加快，更平穩。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。