標(biāo)題: 瑞薩R7F0C014四軸飛行器設(shè)計資料(共27頁pdf下載) [打印本頁]

作者: df443474165    時間: 2018-11-14 11:11
標(biāo)題: 瑞薩R7F0C014四軸飛行器設(shè)計資料(共27頁pdf下載)
瑞薩R7F0C014 四軸飛行器設(shè)計資料,文檔設(shè)計說明稿件


1.1  四軸飛行器原理介紹
四軸飛行器通過調(diào)節(jié)四個電機(jī)轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)升力的變化,從而控制飛行器的姿態(tài)和位置。結(jié)構(gòu)上,本次應(yīng)用中使用四軸飛行器的飛行模式是 X 模式,如圖“圖 1.1”所示,四軸飛行器的四個電機(jī)一對正轉(zhuǎn),一對反轉(zhuǎn)使得垂直方向旋轉(zhuǎn)的反扭矩平衡, 從而保證了飛行的穩(wěn)定。四軸飛行器可以用作航拍、玩具等,在我們生活中已經(jīng)越來越常見。


四軸飛行器的基本飛行狀態(tài)可以分為:垂直飛行、水平飛行(俯仰和翻滾)、偏航飛行,分別如“圖 1.2”
所示。

(1)垂直飛行:如下圖(a)所示,同時增加或減少四個電機(jī)的轉(zhuǎn)速,四軸飛行器則會垂直上升或下降。
(2)水平飛行:如下圖(b)所示,增加兩個電機(jī)的轉(zhuǎn)速,如電機(jī) M1 和 M4,同時減少另兩個電機(jī) M2和 M3的轉(zhuǎn)速,則四軸飛行器將向右飛行,同理可得向前、向后、向左方向的飛行方式。
(3)偏航飛行:如下圖(c)所示,增加兩個電機(jī)的轉(zhuǎn)速,如電機(jī) M1 和 M3,同時減少另兩個電機(jī) M2和 M4的轉(zhuǎn)速,則四軸飛行器將順時針偏轉(zhuǎn),同理可得逆時針偏轉(zhuǎn)的飛行方式。

1.2  PID平衡控制
對于四軸飛行器平衡控制算法中,電機(jī)的轉(zhuǎn)速并不是單獨(dú)由油門來決定,而是以油門為基準(zhǔn)整合上空間三軸俯仰(Pitch)、翻滾(Roll)和偏航(Yaw)的控制量來決定,如下公式所示。
例如,四軸飛行器機(jī)頭向下傾斜時(對應(yīng)俯仰),為了達(dá)到平衡,電機(jī) 3和電機(jī) 4增大轉(zhuǎn)速,電機(jī) 1和電機(jī) 2減小轉(zhuǎn)速,此時俯仰控制量應(yīng)該向負(fù)增大(控制量的正負(fù)由姿態(tài)芯片 MPU6050擺放決定)。

由于實際偏航角(Yaw)無法由 MPU6050 測得,需要用電子羅盤,但是電子羅盤在四個電機(jī)的電磁作用下,精度受影響較大,所以上式中偏航(Yaw)控制量去除比例項,僅由微分項得到。 MPU6050的姿態(tài)刷新頻率約為 10ms一次。

1.3  定高控制
高度的采集通過超聲波模塊 HC-SR04 實現(xiàn),由于測量距離的限制(約 2cm-120cm),本系統(tǒng)僅適用于室內(nèi)低空飛行,默認(rèn)高度設(shè)定為 60cm。
定高部分算法,根據(jù)超聲波檢測的距離進(jìn)行 PID控制,定高控制的輸出量與初始油門(由機(jī)身本身的重力和當(dāng)前電池電量決定)疊加作為當(dāng)前油門,從而不斷調(diào)節(jié)四軸飛行器油門值來實現(xiàn)垂直方向上的定高,而水平方向由于缺少 GPS相關(guān)模塊,未能得到進(jìn)行水平方向的控制量,所以本系統(tǒng)只能實現(xiàn)簡單的懸停。 超聲波模塊 HC-SR04置于四軸飛行器底部,高度刷新頻率約為 50ms一次。


完整的pdf格式文檔51黑下載地址(共27頁):
設(shè)計分析.pdf (2.08 MB, 下載次數(shù): 42)







歡迎光臨 (http://www.torrancerestoration.com/bbs/) Powered by Discuz! X3.1