CC BY
62Системы управления, космическая навигация и связь
УДК 621.37
РАЗРАБОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИНТЕРФЕЙСОВ ДЛЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ МУЛЬТИРОТОРНЫХ БПЛА
Т. Н. Батурин, Н. М. Боев, И. В. Нигруца
Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: boev@uav-siberia.com
Описывается устройство высокоскоростного управления сервоприводами, приводится описание программного обеспечения реализующего функции управления стандартными сервоприводами и бесколлекторными двигателями с широтно-импульсной модуляцией. Устройство разработано для применения в мультироторных беспилотных летательных аппаратах. Приведены структурная схема и внешний вид устройства.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БПЛА), квадрокоптер, бесколлекторный двигатель, широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
DEVELOPMENT OF INTERFACE CONVERTER FOR MULTICOPTER UAV
T. N. Baturin, N. M. Boev, I. V. Nigrutsa
Siberian Federal University 79, Svobodnyi prosp., Krasnoiarsk, 660041, Russia. E-mail: boev@uav-siberia.com
The article describes a high-speed servo control device, the software for the control function brushless motors and servo divers with pulse width modulation are described. The device is designed for using in the multicopter unmanned aerial vehicles. The block diagram and appearance are shown.
Keywords: unmanned aerial vehicles (UAV), multicopter, brushless motor, pulse-width modulation(PWM).
Для повышения надежности бортовой аппаратуры в БПЛА используется цифровое управление исполнительными устройствами, но при создании опытных образцов летательных аппаратов возникает необходимость управления устройствами при помощи сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) [1]. В статье [1] описывается устройство управления сервоприводов с частотой 50 Гц, но для управления мультироторным БПЛА требуется более высокая скорость регулирования.
Ключевым элементом является микроконтроллер ATmega328, который формирует управляющий сигнал для исполнительных устройств, производит измерение токов и напряжения в узлах схемы и реализует взаимодействие с автопилотом беспилотного летательного аппарата посредством управляющего байт-ориентированного протокола VIN. Особенностями данного устройства являются наличие интерфейса и протокола, устойчивого к отказам, простота реализации, низкая стоимость, надёжное электропитание и малые габариты, а также возможность формирования управляющих импульсов с частотой до 400 Гц. На рис. 1 представлена структурная схема устройства.
Питание устройства осуществляется от бортового источника питания с диапазоном от 12 до 36 В. Питание на исполнительные устройства может поступать как от внешнего источника напряжения, так и от внутреннего импульсного преобразователя с гальванической изоляцией. На рис. 2, а показан внешний вид устройства с импульсным преобразователем мощности без гальванической
развязки. Питание исполнительных устройств осуществляется от внешнего источника питания. На рисунке 2, б показан внешний вид устройства, в котором компоненты и исполнительные механизмы запитаны от сильноточного импульсного преобразователя с гальванической развязкой.
Система команд управления устройствами разработана так, чтобы обеспечить максимальную надёжность БПЛА. Команды с АП отправляются непрерывно с максимальной частотой 400 Гц. В случае если команды с автопилота не поступают, запускается счётчик таймаута. По прерыванию счётчика происходит установка позиций устройств по умолчанию. Таким образом, при любом сбое автопилота все устройства выставятся в положение по умолчанию. Данная возможность позволяет создавать механизмы автоматического спасения летательного аппарата в нештатных ситуациях.
Рис. 1. Структурная схема устройства
Решетневскуе чтения. 2013
Рис. 2. Вешний вид устройства
Рис. 3. Мультироторный БПЛА «Tau»
Рис. 4. Беспилотный летательный аппарат «Gamma»
Устройство разрабатывалось для управления бесколлекторными двигателями мультироторного БПЛА «Tau» (рис. 3) для участия в конкурсе летающих роботов компании «КРОК» в Москве в 2013 году [2]. Также устройство используется в беспилотных летательных аппаратах. На рис. 4 показан БПЛА «Gamma», в котором используется данный преобразователь интерфейсов при проведении испытательных полетов.
Библиографические ссылки
1. Батурин Т. Н., Мирзаев Р. А., Боев Н. М. Разработка системы управления и контроля сервоприводов беспилотных летательных аппаратов // Современные проблемы радиоэлектроники. Красноярск : Изд-во СФУ, 2013.
2. Конкурс летающих роботов / «Крок» [Электронный ресурс]. URL: http://robots.croc.ru/ (дата обращения: 15.09.2013).
References
1. Baturin T. N., Mirzaev R. A., Boev N. M., Raz-rabotka sistemy upravlenija i kontrolja servoprivodov bespilotnyh letatel'nyh apparatov // Sovremennye prob-lemy radiojelektroniki. Krasnoyarsk : SFU, 2013 g.
2. Konkurs letajushhih robotov / «Krok» [Jelektronnyj resurs]. URL: http://robots.croc.ru/ (data obrashhenija: 15.09.2013).
© Батурин Т. Н., Боев Н. М., Нигруца И. В., 2013
УДК 621.37
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ФОТОАППАРАТОВ СА!ЧОК EOS ДЛЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Т. Н. Батурин, П. В. Шаршавин
Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: sharshavin@uav-siberia.com
Описывается устройство управления фотоаппаратом Canon EOS для приложения аэрофотосъёмки, приводится описание программного обеспечения, реализующего управление фотоаппаратом, а также привязку фотографий к временной шкале СРНС. Приведены структурная схема, эпюры измерения меток времени и внешний вид устройства.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БПЛА), спутниковая радионавигационная система (СРНС).
