中型无人直升机电动舵机控制器设计与实现

李晨毓，祖家奎，刘佳晖，高尚文

(南京航空航天大学自动化学院，江苏 南京 211106)

0 引言

当前，无人直升机作为无人机家族的重要成员之一，具有的独特飞行能力和应用价值，使其成为广泛研究的对象[1]。无人直升机独特的飞行性能与其独特的操作机构密不可分，对于常规单旋翼带尾桨的直升机而言，其操纵机构包括自动倾斜器、尾桨和发动机3部分。舵机是对这些操纵机构进行直接控制的重要设备，其性能的优劣直接影响无人直升机的飞行品质。一款合适的电动舵机有利于提高无人直升机飞行控制性能[2-3]，因此,开展针对特定型号无人直升机使用的电动舵机控制器的研究具有重要的现实工程价值。

本文结合项目需求，针对一款最大起飞重量为700 kg中型无人直升机开展电动舵机控制器的设计实现。对该无人直升机对舵机的特殊需求进行了分析，提出了“DSP+FPGA+功率驱动”的硬件设计方案[4-6]。

1 需求分析与技术方案

1.1 需求与指标

本文旨在设计满足DWK700中型无人直升机使用的电动舵机系统。该系统包括舵机控制器1台、直线舵机3台以及旋转舵机2台。该无人直升机的尾桨和油门分别由2个舵机操控，通过钢索结构连接，连接关系如图1a所示；自动倾斜器采用传统十字盘结构，由3个直线舵机进行操控，每个舵机独立负责1路变距通道，舵机和连接器之间采用拉杆、球头和钢索连接方式，连接关系如图1b所示。

图1 尾桨、自动倾斜器舵机的连接

根据该型无人直升机对执行机构的技术需求，提出电动舵回路的主要性能指标如表1所示。……