四轴飞行控制原理

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四轴 原理

四轴 原理

四轴原理
四轴原理即为四旋翼飞行器的工作原理。

四旋翼飞行器由四个相对对称的旋翼组成,每个旋翼都由一个电动机驱动,并通过控制电路进行精确的调节。

四轴飞行器的飞行原理是通过对四个旋翼的转速进行精确控制,实现悬停、上升、下降、前进、后退、向左、向右平移以及旋转等多种飞行动作。

具体原理如下:
1. 升力平衡原理:四个旋翼产生的升力将飞行器维持在空中,飞行器的重力与升力平衡,实现悬停状态。

2. 空气动力学平衡原理:四个旋翼的转速可以通过电机转速控制器进行精确调节,进而调节各个旋翼产生的升力大小,实现空气动力学平衡。

3. 控制算法原理:通过搭载的传感器(如加速度计、陀螺仪、磁力计等)实时监测飞行器的姿态信息,将监测到的数据传输给飞行控制器。

飞行控制器根据姿态信息计算出相应的控制指令,通过电调调节四个旋翼的转速,控制飞行器的姿态。

如需向前飞行,则增加后面两个旋翼的转速,减小前面两个旋翼的转速,使飞行器倾斜向前。

类似地,对其他方向的飞行也是通过对相应旋翼转速的调节实现的。

4. 电源与电路原理:四轴飞行器通过电池为电动机提供能量,电路控制系统将飞行器的控制信号转化为电流和电压输出供电给电动机。

通过对四个旋翼的转速进行精确控制,在合适的气动力学平衡和姿态控制下,四轴飞行器能够实现精确悬停、稳定飞行及各种飞行动作,具有广泛的应用前景。

四轴飞行控制原理

四轴飞行控制原理

四轴(1)-飞行原理总算能抽出时间写下四轴文章,算算接触四轴也两年多了,从当初的模仿到现在的自主创作经历了不少收获了也不少。

朋友们也经常问我四轴怎么入门,今天就简单写下四轴入门的基本知识。

尽量避开专业术语和数学公式。

1、首先先了解下四轴的飞行原理。

四轴的一般结构都是十字架型,当然也有其他奇葩结构,比如工字型。

两种的力学模型稍微有些不一样,建议先从常规结构入手(其实是其他结构我不懂)。

常规十字型结构其他结构常规结构的力学模型如图。

力学模型对四轴进行受力分析,其受重力、螺旋桨的升力,螺旋桨旋转给机体的反扭矩力。

反扭矩影响主要是使机体自旋,可以想象一下直升机没有尾桨的情况。

螺旋桨旋转时产生的力很复杂,这里将其简化成只受一个升力和反扭矩力。

其它力暂时先不管,对于目前建模精度还不需要分析其他力,顶多在需要时将其他力设为干扰就可以了。

如需对螺旋桨受力进行详细研究可以看些空气动力学的书,推荐两本,空气螺旋桨理论及其应用(刘沛清,北航出版社)空气动力学基础上下册(徐华舫,国防科技大学)网易公开课:这个比麻省理工的那个飞行器构造更对口一些。

荷兰代尔夫特理工大学公开课:空气动力学概论以上这些我是没看下去,太难太多了,如想刨根问底可以看看。

解释下反扭矩的产生:电机带动螺旋桨旋转,比如使螺旋桨顺时针旋转,那么电机就要给螺旋桨一个顺时针方向的扭矩(数学上扭矩的方向不是这样定义的,可以根据右手定则来确定方向)。

根据作用力与反作用力关系,螺旋桨必然会给电机一个反扭矩。

在转速恒定,真空,无能量损耗时,螺旋桨不需要外力也能保持恒定转速,这样也就不存在扭矩了,当然没有空气也飞不起来了。

反扭矩的大小主要与介质密度有关,同样转速在水中的反扭矩肯定比空气中大。

因为存在反扭矩,所以四轴设计成正反桨模式,两个正桨顺时针旋转,两个反桨逆时针旋转,对角桨类型一样,产生的反扭矩刚好相互抵消。

并且还能保持升力向上。

六轴、八轴…类似。

我们控制四轴就是通过控制4个升力和4个反扭矩来控制四轴姿态。

四轴飞机原理

四轴飞机原理

四轴飞机原理
四轴飞机是一种无人机,它采用四个电动马达提供动力,每个马达连接一个螺旋桨。

通过调整各个马达的转速和螺旋桨的转动方向,四轴飞机可以实现各种飞行动作和姿态调整。

四轴飞机的飞行原理基于“空气动力学”。

当螺旋桨旋转时,螺旋桨叶片形成了一个类似于空气翼面的形状,产生升力。

四个螺旋桨在不同位置产生的升力可以相互平衡和调整,从而控制飞机的姿态和运动。

根据牛顿第三定律,当飞机通过调整转速和转动方向来改变螺旋桨产生的升力时,飞机会产生相反的反作用力。

四个螺旋桨产生的反作用力合力使得飞机可以在空中悬停、向前、向后、向左和向右移动。

在飞行中,四轴飞机通过控制电机转速来调整螺旋桨的升力和推力,从而实现不同的飞行动作。

通过改变前后、左右、上下电机的转速,可以使飞机向不同方向运动。

调整对角电机的转速可以使飞机进行旋转。

通过对各个电机的精确控制,可以实现复杂的飞行动作和姿态调整。

为了实现精确的飞行控制,四轴飞机通常配备了陀螺仪、加速度计和气压计等传感器,以测量飞机的姿态和运动状态。

这些传感器将数据反馈给飞控系统,飞控系统通过计算和调整电机的控制信号来实现飞行控制。

总之,四轴飞机通过控制四个电动马达和螺旋桨的转速和转动
方向,利用空气动力学原理产生升力和推力,并通过精确的飞行控制实现各种飞行动作和姿态调整。

四轴飞行器的飞行原理

四轴飞行器的飞行原理

四轴飞行器的飞行原理四轴飞行器,作为一种现代飞行器形式,具有独特的设计和飞行原理。

其飞行原理主要基于空气动力学和控制理论。

四轴飞行器采用四个旋翼组件来产生升力和推力,并通过控制这些旋翼的转速和角度来实现飞行动作。

升力产生四轴飞行器的主要飞行模式是垂直起降,因此需要产生足够的升力来使其脱离地面并维持空中飞行。

四轴飞行器的四个旋翼通过旋转产生气流,这些气流在旋翼叶片的空气动力学作用下产生升力。

旋翼的升力与其旋转的速度成正比,因此控制旋翼的转速可以调节飞行器的升力。

姿态控制除了产生升力,四轴飞行器还需要控制其姿态,即控制其在空中的方向和倾斜角度。

四轴飞行器通过调节各个旋翼的推力和速度来实现姿态控制。

例如,如果要向前飞行,可以增加后方旋翼的推力或减小前方旋翼的推力,以产生向前的倾斜力矩。

稳定性控制为了保持飞行器在空中的稳定性,四轴飞行器需要进行实时的稳定性控制。

通常采用陀螺仪和加速度计等传感器来监测飞行器的姿态和运动状态,然后通过飞行控制系统来计算并调节旋翼的转速和姿态,使飞行器保持平稳飞行。

飞行模式四轴飞行器可以实现多种飞行模式,如手动控制飞行、自动悬停和自动返航等。

在手动控制模式下,飞行器由操纵员通过遥控器进行操控。

在自动悬停和自动返航模式下,飞行器通过预先设定的飞行控制算法和传感器数据来实现自主飞行。

综上所述,四轴飞行器的飞行原理基于空气动力学和控制理论,并通过旋翼产生升力、姿态控制和稳定性控制来实现飞行动作。

其独特的设计和飞行原理使其成为一种灵活多用途的飞行器形式,广泛应用于航拍、搜救、科研等领域。

四轴飞行控制原理

四轴飞行控制原理

四轴飞行控制原理四轴飞行器是一种具有四个旋翼的飞行器,通过控制旋转速度和方向来实现飞行。

其控制原理包括传感器感知、飞行动力学建模、控制器设计和电机控制。

1.传感器感知四轴飞行器通常配备有陀螺仪、加速度计、磁力计和气压计等传感器。

陀螺仪用于测量飞行器的角速度,加速度计用于测量线性加速度,磁力计用于测量地磁场方向,气压计用于测量飞行器的高度。

这些传感器可以提供飞行器在空间中的姿态、位置和速度等信息。

2.飞行动力学建模通过传感器测量的数据,可以对飞行器的姿态进行估计。

姿态估计主要包括姿态角(滚转、俯仰和偏航)的估计和位置的估计。

将姿态和位置的估计值与期望值进行比较,可以得到姿态和位置的误差。

飞行动力学建模主要包括飞行器的动力学方程和状态方程,可以通过这些方程来描述飞行器的姿态、位置和速度等动态变化。

3.控制器设计控制器设计主要是设计一个控制算法来根据传感器测量的数据和期望的姿态和位置来控制飞行器的旋转速度和方向。

通常使用的控制算法包括PID控制器、模型预测控制器、自适应控制器等。

PID控制器是一种常用的控制算法,根据误差的大小和变化率来调整控制信号,从而使飞行器逐渐接近期望的姿态和位置。

4.电机控制四轴飞行器通常使用四个无刷电机来控制旋翼的转速和方向。

通过适当调整电机的转速,可以使飞行器产生所需的推力和力矩,从而实现期望的运动。

电机控制主要包括PWM控制信号的生成、电机转速的调节和电机的航向控制。

PWM控制信号的生成由控制器完成,根据控制器的输出调整电机转速,使旋翼产生所需的推力和力矩。

电机的航向控制通常通过改变电机的转速来实现。

总结:四轴飞行控制原理主要包括传感器感知、飞行动力学建模、控制器设计和电机控制。

通过传感器感知飞行器的角速度、线性加速度、地磁场方向和高度等信息,通过飞行动力学建模估计飞行器的姿态和位置,根据期望的姿态和位置与估计值的误差,设计控制算法来控制飞行器的旋转速度和方向,通过调整电机的转速,使飞行器产生所需的推力和力矩,从而实现期望的飞行。

四轴飞行器的飞行原理

四轴飞行器的飞行原理

四轴飞行器的飞行原理
四轴飞行器是一种近年来越来越流行的无人机。

它的飞行原理虽然复杂,但是我们可以简单地理解为受力平衡和控制。

首先,四轴飞行器由四个螺旋桨驱动。

它们分成两个对称的框架,对
称轴相遇并且各有两个桨叶。

每一对桨叶都以相反的方向旋转,从而
产生向上或向下的扭矩。

由于这些旋转后的力量可以在任何方向上表
现出来,并且由于它们可以以不同的速度旋转,四轴飞行器的飞行方
向可以被完全控制。

其次,四轴飞行器利用陀螺仪、加速度计和地磁仪等设备来保持平衡。

陀螺仪可以测量飞行器的转动速度,从而帮助控制器调整螺旋桨的转
速以实现平衡。

加速度计可以测量加速度,以检测飞行器的位置。


磁仪则可以检测磁场方向,从而确定飞行器的方向。

最后,四轴飞行器还需要一个控制器来运行上述设备。

控制器接收从
各种传感器收集的数据,并根据设定参数进行计算。

控制器将计算结
果发送给电调,以使螺旋桨转速实现平衡和控制。

综上所述,四轴飞行器的飞行原理可以概括为通过四个螺旋桨的力量
实现受力平衡,并利用陀螺仪、加速度计和地磁仪等设备保持平衡,
再通过控制器控制螺旋桨的转速实现飞行方向的控制。

四轴飞行器的飞行原理非常复杂,需要多种装置和设备的协同作用,以实现高度自由的空中飞行。

四轴飞行器控制原理简单介绍

四轴飞行器控制原理简单介绍

四轴飞行器控制原理简单介绍1.姿态控制姿态控制是指控制四轴飞行器所处的空中姿态,包括横滚、俯仰和偏航。

横滚是指四轴飞行器以机体中心线为轴心向左或向右旋转;俯仰是指四轴飞行器以机体前后中心线为轴心向前或向后倾斜;偏航是指四轴飞行器以竖直轴为轴心旋转。

姿态控制可以通过四个电动马达间的配合来实现。

例如,当四轴飞行器需要向左旋转时,右侧的两个电动马达通过提高转速而左侧的两个电动马达通过降低转速,使得产生的升力不均衡,从而导致飞行器向左旋转;同样的原理,可以实现向右、向前和向后的倾斜,从而实现横滚和俯仰的控制。

偏航控制则是通过改变对角电动马达的转速来实现的。

2.高度控制高度控制是指控制四轴飞行器的飞行高度。

通常,四轴飞行器通过改变电动马达的转速来控制升力,从而控制飞行高度。

当需要升高时,四个电动马达的转速同时提高,产生更大的升力,使得飞行器上升;当需要下降时,四个电动马达的转速同时降低,减小升力,使得飞行器下降。

3.位置控制位置控制是指控制四轴飞行器在空中的位置,通常使用GPS、惯性导航系统(INS)和视觉系统来获取实时位置信息,并通过控制四个电动马达的转速来调整飞行器的位置。

位置控制通常采用反馈控制的方法,在测量到的当前位置与目标位置之间存在偏差时,通过调整电动马达的转速来减小偏差,并使飞行器逐渐趋向于目标位置。

综上所述,四轴飞行器的控制原理涉及到姿态控制、高度控制和位置控制三个方面。

通过控制四个电动马达的转速来实现姿态控制和高度控制,通过GPS、INS和视觉系统来获取位置信息,并通过反馈控制来调整飞行器的位置。

这些控制原理的运用使得四轴飞行器能够实现精准、稳定的飞行。

四轴飞行器的工作原理

四轴飞行器的工作原理

四轴飞行器的工作原理
四轴飞行器是一种无人机,它由四个电动马达驱动的旋翼组件组成。

这些旋翼组件位于飞行器的四个角落,通过不同的旋翼速度和倾斜角度来实现飞行和悬停。

电调控制
每个电动马达通过电调来控制旋翼的转速和旋翼的倾斜角。

电调接收飞行控制器发送的指令,然后控制马达的速度以及旋翼的倾斜角度,从而使飞行器实现不同方向的飞行和悬停。

加速度计和陀螺仪
四轴飞行器还配备了加速度计和陀螺仪,这些传感器用来感知飞行器的姿态和位置。

加速度计测量飞行器的加速度,陀螺仪测量飞行器的旋转速度。

这些数据被发送到飞行控制器,用来调整电调的输出,从而维持飞行器的稳定飞行和悬停。

遥控器
飞行器的飞行可以通过遥控器来实现,飞行员通过遥控器发送指令给飞行器,从而控制飞行器的飞行方向、速度和高度。

遥控器通过无线信号和接收器连接到飞行控制器,将飞行员的指令转化为电调的控制参数。

姿态控制
四轴飞行器的飞行姿态通过电调控制四个旋翼的转速和倾斜角来实现。

在飞行过程中,加速度计和陀螺仪的反馈数据被飞行控制器实时处理,以保持飞行器的平稳飞行状态。

姿态控制是四轴飞行器能够实现精确悬停和各种飞行动作的基础。

总结
四轴飞行器的工作原理主要依靠电调、加速度计和陀螺仪、遥控器以及姿态控制系统。

通过这些关键组件的协同作用,四轴飞行器能够实现稳定的飞行和悬停,成为现代航空领域的重要应用之一。

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如果也不想用现成的算法,也可以自己设计下算法,普遍的方法有卡尔曼滤波(KF)、拓展卡尔曼(EKF)、采样卡尔曼滤波(UKF)、粒子滤波(PF)以及简单的互补滤波及其变形。关心姿态算法的可以多看看这些资料。
简单介绍下各个传感器的作用:
陀螺仪:测量机体三维角速度。
加速度计:测量重力加速度在机体坐标轴上的分解加速度(不考虑外部加速度)。
通过三个欧拉角任意组合,就可以表示不同的姿态了,由于刚体转动不可交换定律,欧拉角旋转是有顺序的,同样的角度,不同的旋转顺序是不同的。先俯仰30°再横滚40°,与先横滚40°再俯仰30°表达的姿态是不一样的。但是在小角度可以近似,小角度情况下,刚体转动是可交换的。深层原因暂时先不推导,可以看下理论力学课本。后面文章补上。
由于四轴对称性,roll和pitch一样,pitch只管1、3电机,roll只管2、4电机,互不影响。当两个轴分别能调平衡这个四轴就能水平飞行了。当然还可能会自旋。这是因为没有对yaw进行调节。
对角反扭矩是一样的,即1、3一样,2、4一样。这样我们可以看成只有两个扭矩,一正一反。当扭矩不为零时,四轴会旋转,yaw也会变化,根据yaw的变化值进行PID调节,算出的量同时加减在对角桨上。对角的螺旋桨转速同时变化是不会影响水平角度。
有些无人机带云台,实际也是驱动+电机的结构。
飞控板是整个控制四轴最核心的东西,也是它把四轴变得比直升机还好控制。飞控板最主要的功能是计算四个电机的控制量,如何计算就牵扯到各种算法了,这里我不详细展开说。
主控芯片读取各个传感器数据,然后对各种数据进行融合,然后能得出机体的姿态信息,什么是姿态信息呢?就是给你一个坐标系,给你一个已知长宽高的长方体,给你姿态信息,然后你就可以在坐标系里把这个长方体画出来了,你知道在哪个位置上画,也知道是怎么放置的,是某个角朝上还是某个楞平行于坐标轴,这些都能知道。这就是姿态信息的意义。
另外有些人做PID控制时把陀螺仪输出的角速度作为D控制,理论依据就是角度的微分就是角速度,不严格的话可以这样说。这样做控制效果确实比用D控制好,但是这种控制方法不应该叫做PID控制,实际是PI控制加角速度反馈控制。这是两个控制器。设采样周期和控制周期一样,对于数字陀螺仪来说,这里的采样周期就是读取陀螺仪寄存器里的数据的读取周期。数字陀螺仪的本身采样周期是通过相应寄存器配置的。所以并不是读取周期和控制周期一样,角速度就等价于微分D除以时间。
同步电机模型各种运动控制书上都有,但这里我不打算直接对电机建立模型,原因是即使模型建立出来了,电机参数也不能很好的测量,会导致计算结果和实际有较大的偏差。我们实际关心的是电机外部特性。知道外部特性然后应用此外部特性即可。
对于电机执行机构,我们可以测量输入输出响应,这里输入是PWM脉宽,输出是转速,也可以把升力和反扭矩当做输出。如果把转速当做输出,那么还需要测量转速与升力和反扭矩的关系,因为最终是力影响的姿态而不是转速。测量升力的时候一定要分地面和空中两种情况测量。不同的地面和空中气流是不一样的,越低地效越明显,要问为什么自己看动力学书籍去。电机模型相关东西我会另写一篇文章,这篇主要是一些入门知识。
将三个欧拉角分别进行PID控制,将计算的量叠加到电机信号pwm上即可,事实上pwm占空比与升力的关系并不是线性的,占空比变成二倍,升力不一定变成二倍。但可以近似成线性,毕竟还有pid万能的调参呢。
这是对欧拉角进行pid控制的原理。也是最简单,最明确的方法。
对于pid调参提些建议,pid控制一定要在欧拉角准确的情况下控制,欧拉角都不准还调个屁。调单轴PID时可以搭个平衡木,将四轴的六个自由度转化为一个,(六自由度分别为,空间坐标x、y、z,绕xyz的角速度)。调参不一定先调P,调到等幅振荡时再调I或D,这种方法在四轴上很难行的通,基本上调到等幅振荡基本不可能(这是我的实验结果)。通过对四轴建模你会发现,整个系统最终简化为二阶系统,表明单P控制是不可能稳定的,最少PD控制才能稳定,这样调参时你可以PD一起调,在稳定之后慢慢改参数。
pitch
roll
yaw
如图,
绕X轴旋转的叫做横滚(roll),
绕Y轴旋转的叫做俯仰(pitch),
绕Z轴旋转的叫做航向(yaw)。
注意:这里的x、y、z轴指的是随机体变化的坐标轴。每次旋转后产生一个新的坐标轴,再次旋转是围绕新的坐标轴。
用这三个欧拉角就可以表示机体的姿态了。
实际上姿态信息一共六个,除了这个三个欧拉角信息外,还有三个位置信息,即x、y、z坐标。为了方便,后面所有的姿态信息都不包括位置信息,两者分开说。
初学者可以不必管电机模型,知道pwm给的越多升力越大就可以了。
对于小四轴,电机一般用的是直流电机,这类驱动可以用mos管自己搭就可以了。pwm频率就不必限制到50Hz,可以5k、50k甚至更高。
四轴上一般是单电源供电,飞控板供电可以用带BEC输出的电调上的电。小四轴就自己画个稳压模块。
其他无线模块主要用于一些附加的功能,比如实时发送各种监测数据,也可以发送图像等等。
姿态的表示方法有很多,有四元数,欧拉角,旋转矩阵,轴角表示等。各自有各自的优缺点。且都能相互转换,有相应的公式。四元数,旋转矩阵在数学计算上比较方便。欧拉角物理意义最为明确,直观,方便用于控制。所以,可以用四元数,旋转矩阵来进行计算,将结果转化为欧拉角,用欧拉角进行PID控制。
欧拉角的叫法比较多,在航空上一般叫做:
四轴(1)-飞行原理
总算能抽出时间写下四轴文章,算算接触四轴也两年多了,从当初的模仿到现在的自主创作经历了不少收获了也不少。朋友们也经常问我四轴怎么入门,今天就简单写下四轴入门的基本知识。尽量避开专业术语和数学公式。
1、首先先了解下四轴的飞行原理。
四轴的一般结构都是十字架型,当然也有其他奇葩结构,比如工字型。两种的力学模型稍微有些不一样,建议先从常规结构入手(其实是其他结构我不懂)。
先一个一个角度的看,拿pitch来说,以Y轴为对称轴,2、4电机关闭。pitch对应的是螺旋桨1、3,设1桨抬头时pitch为正,设定的目标值是pitch = 0;当前pitch – 0 = pitch;1桨抬头那么就把差值pitch乘以系数Kp,折算到pwm值上。然后1桨原pwm减去这个值,3桨加上这个值就可以了。这里的Kp就是PID中的P参数,这个Kp的物理意义也包含了单位转化,从角度的量纲转化到脉宽的量纲。这只是进行了P调节,还可以加上I和D调节,具体参考网上各种各样PID实现代码。
常规十字型结构其他结构
常规结构的力学模型如图。
力学模型
对四轴进行受力分析,其受重力、螺旋桨的升力,螺旋桨旋转给机体的反扭矩力。反扭矩影响主要是使机体自旋,可以想象一下直升机没有尾桨的情况。螺旋桨旋转时产生的力很复杂,这里将其简化成只受一个升力和反扭矩力。其它力暂时先不管,对于目前建模精度还不需要分析其他力,顶多在需要时将其他力设为干扰就可以了。如需对螺旋桨受力进行详细研究可以看些空气动力学的书,推荐两本,
我们控制四轴就是通过控制4个升力和4个反扭矩来控制四轴姿态。
如力学模型图,如需向X轴正方向前进,只需增加桨3的转速,减少桨1的转速,1、3桨的反扭矩方向是一样的,一个加一个减总体上来说反扭矩没变。此时飞机已经有向X轴方向的分力,即可前行。
如需向X轴偏Y轴45°飞行,那么增加桨2、3的转速,减少桨1、4的转速,即可实现。
如果将X正作为正前方,那么就是”十”模式,如果将X轴偏Y45°作为正前方向,那就是”×”模式。理论上这两种都可以飞行,”十”模式稍微比”×”模式好计算,但是”十”模式不如”×”模式灵敏。
四轴如需向任意方向飞行只需改变电机的转速,至于电机转速改变的量是多少,增量之比是多少就需要算法了。对于遥控航模,不需要知道具体到度级别的方向精度,飞行时手动实时调节方向即可。
2、分析完飞行原理,接下来分析四轴飞行器系统的主要部件。
四轴整体系统如所示,整个系统主要包括:飞控、电机、电机驱动、电池、遥控接收机、无线模块、机体(图中没画出来)。
对于diy类大四轴,电机主要用无刷电机,电机学分类是同步电机,这类电机机械特非常好,一般这类电机驱动用的是成品电调,全称电子调速器,给电调输入50Hz的PWM信号通过调节脉宽调节电机转速。四轴上电机是不用考虑反转的。
欧拉角的求法,这个淘宝上有串口输出欧拉角的惯性模块,用的是mpu6050的dmp,很方便,几十块钱也不贵,就是频率有些低100Hz,对控制要求不高可以试试。
如果要自己编程也可以,网上有很多C函数,输入惯性数据,输出就是角度。惯性数据针对不同的函数要求不同,有的要求陀螺仪、加速度计,有的要求陀螺仪、加速度计和电子罗盘,有的还可能要求更新时间作为输入参数。这就看具体函数具体形式了。注意这些数据并不一定用的原始数据,可能需要简单的一些平滑滤波或其他滤波,传感器也需要矫正的。这里的滤波和卡尔曼滤波、互补滤波等不是一个东西,分不清的话可以把卡尔曼滤波等叫做卡尔曼算法,互补算法,这样更明确。我入门时用的是IMU和AHRS互补算法。资料挺多的,可以网上搜下。后面我会专门分析下这俩算法。挺巧妙的。
电子罗盘:测量磁场在机体坐标轴上分磁场强度。
这三者结合通过一些算法可以得到机体姿态。有的只用到陀螺仪和加速度计,这样计算出的姿态yaw是不准的,会随着时间慢慢飘移,在一些小四轴中很常见,小四轴中体积小电子罗盘容易受到电机干扰,所以不用。yaw即使慢慢飘移也不要紧,可以通过遥控器调整。小四轴一般飞行距离不会太远。甚至有的四轴只用到陀螺仪,例如KK四轴,这样三个角度都会慢慢飘移,需要更高的控制技巧了。
四轴除了能前后左右上下飞行,还能自旋,自旋靠的就是反扭矩,如需顺时针旋转,只需增加桨1、3转速,减少2、4转速,注意不能只增加桨1、3而不减少2、4,这样会造成总体升力增加,飞机会向上飞的。
理想情况下,四轴结构完全对称,电机转速一样,飞机就可以直上直下飞行。但事实和理想还是有差距的,不存在完全对称的结构,也没有完全一样的电机螺旋桨。所以需要飞控模块进行实时转速调节,这样才能飞起来,不像直升机,螺旋桨加速就能飞。
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