一种鳍舵组合水面水下航行器的控制系统的制作方法

本实用新型涉及自动控制领域，具体涉及一种鳍舵组合水面水下航行器的控制系统。

背景技术：

鳍舵组合水面水下航行器，如图1图2所示，是一种将水翼航行器、水下滑翔机和潜艇的特点结合的外形结构仿照飞鱼外形的水面水下航行器，在航行器中央前部对称安装水翼和鳍舵的组合体，在水面前进时采用水翼航行器的特点，通过舵端部的水翼产生升力减小前行阻力，在需要下潜和上浮时将鳍舵展平，通过调整舵角来改变航行器攻角，从而实现上浮下潜以及水中任意位置悬停，前进后退。通过螺旋桨-鳍-舵组合100以及全动舵-鳍组合 200，使得航行器具有良好的流体动力布局以及较高的灵活性，航行器可以实现水面水下自由航行。

然而由于航行器的工作环境是在水面和水下，因而会有海浪的干扰，在水中进行进行姿态变换的时，为了使航行器在最小的推进力下有较大的机动能力，如何对航行器进行有效的运动控制和姿态控制，是其实现较高灵活性的难点。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种鳍舵组合水面水下航行器的控制系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种鳍舵组合水面水下航行器的控制系统，包括地面控制器、中央控制器、姿态传感器、水下信号接收器、执行机构和电池模块，所述地面控制器与所述水下信号接收器通过无线方式进行数据通信，所述中央控制器、姿态传感器、水下信号接收器、执行机构和电池模块均设置在所述航行器的主体内部，姿态传感器、水下信号接收器和执行机构均与所述中央控制器和电池模块电连接。

进一步，所述执行机构包括用于进行航行器翼展控制的伸展舵机、用于进行全动舵攻角调整的调角舵机、用于进行螺旋桨转向控制的转向舵机和螺旋桨的驱动电机，所述伸展舵机、调角舵机、转向舵机均采用所述中央控制器输出的PWM波控制。

进一步，所述驱动电机与所述中央控制器之间还设有电子调速器，所述中央控制器向所述电子调速器发送PWM信号，用于驱动电机的转动。

进一步，还包括传感单元，所述传感单元包括：

电流电压传感器，用于采集检测舵机、驱动电机以及中央控制器的输入电流电压，进行过载保护；

电量检测传感器，用于采集电池模块的电量信息。

进一步，所述地面控制器采用天地飞8通道遥控器，所述水下信号接收器采用天地飞8通道遥控器配套的接收机。

进一步，所述姿态传感器采用六轴加速度计陀螺仪，型号为MPU6050。

本实用新型的有益效果是：航行器采用遥控方式工作，操作员在地面利用地面控制器向航行器发送动作指令，水下信号接收器接收到控制信号后将控制指令传递给中央控制器，中央控制器驱动舵机及螺旋桨动作，姿态模块实时检测航行器空间运动姿态，并将航行器位姿信息报告给中央控制器，中央控制器参考位姿信息进行相关舵机角度调整从而实现鳍舵组合体空间位置的变化，进而完成航行器的自修正。

附图说明

图1为鳍舵组合水面水下航行器的整体结构侧视图；

图2为鳍舵组合水面水下航行器的全向舵-鳍组合结构展开状态下俯视图；

图3为本实用新型提供的控制系统结构框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、地面控制器，2、中央控制器，3、姿态传感器，4、水下信号接收器， 5、执行机构，6、电池模块，7、电子调速器，8、传感单元，100、螺旋桨- 鳍-舵组合，200、全动舵-鳍组合。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

一种鳍舵组合水面水下航行器的控制系统，如图3所示，包括地面控制器1、中央控制器2、姿态传感器3、水下信号接收器4、执行机构5和电池模块6，所述地面控制器1与所述水下信号接收器4通过无线方式进行数据通信，所述中央控制器2、姿态传感器3、水下信号接收器4、执行机构5 和电池模块6均设置在所述航行器的主体内部，姿态传感器3、水下信号接收器4和执行机构5均与所述中央控制器2和电池模块6电连接。

进一步，所述执行机构5包括用于进行航行器翼展控制的伸展舵机、用于进行全动舵攻角调整的调角舵机、用于进行螺旋桨转向控制的转向舵机和螺旋桨的驱动电机，所述伸展舵机、调角舵机、转向舵机均采用所述中央控制器2输出的PWM波控制。

进一步，所述驱动电机与所述中央控制器2之间还设有电子调速器7，所述中央控制器2向所述电子调速器7发送PWM信号，用于驱动电机的转动。

进一步，还包括传感单元8，所述传感单元8包括：

电流电压传感器，用于采集检测舵机、驱动电机以及中央控制器的输入电流电压，进行过载保护；

电量检测传感器，用于采集电池模块的电量信息。

进一步，所述地面控制器1采用天地飞8通道遥控器，所述水下信号接收器4采用天地飞8通道遥控器配套的接收机。

进一步，所述姿态传感器3采用六轴加速度计陀螺仪，型号为MPU6050。

本实用新型的有益效果是：航行器采用遥控方式工作，操作员在地面利用地面控制器向航行器发送动作指令，水下信号接收器接收到控制信号后将控制指令传递给中央控制器，中央控制器驱动舵机及螺旋桨动作，姿态模块实时检测航行器空间运动姿态，并将航行器位姿信息报告给中央控制器，中央控制器参考位姿信息进行相关舵机角度调整从而实现鳍舵组合体空间位置的变化，进而完成航行器的自修正。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。