瑞萨R7F0C014四轴飞行器设计资料（共27页pdf下载） -

标题: 瑞萨R7F0C014四轴飞行器设计资料（共27页pdf下载） [打印本页]

作者: df443474165 时间: 2018-11-14 11:11
标题: 瑞萨R7F0C014四轴飞行器设计资料（共27页pdf下载）
瑞萨R7F0C014 四轴飞行器设计资料，文档设计说明稿件

1.1 四轴飞行器原理介绍
四轴飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。结构上，本次应用中使用四轴飞行器的飞行模式是 X 模式，如图“图 1.1”所示，四轴飞行器的四个电机一对正转，一对反转使得垂直方向旋转的反扭矩平衡, 从而保证了飞行的稳定。四轴飞行器可以用作航拍、玩具等，在我们生活中已经越来越常见。

四轴飞行器的基本飞行状态可以分为：垂直飞行、水平飞行（俯仰和翻滚）、偏航飞行，分别如“图 1.2”
所示。

（1）垂直飞行：如下图（a）所示，同时增加或减少四个电机的转速，四轴飞行器则会垂直上升或下降。
（2）水平飞行：如下图（b）所示，增加两个电机的转速，如电机 M1 和 M4，同时减少另两个电机 M2和 M3的转速，则四轴飞行器将向右飞行，同理可得向前、向后、向左方向的飞行方式。
（3）偏航飞行：如下图（c）所示，增加两个电机的转速，如电机 M1 和 M3，同时减少另两个电机 M2和 M4的转速，则四轴飞行器将顺时针偏转，同理可得逆时针偏转的飞行方式。

1.2 PID平衡控制
对于四轴飞行器平衡控制算法中，电机的转速并不是单独由油门来决定，而是以油门为基准整合上空间三轴俯仰（Pitch）、翻滚（Roll）和偏航（Yaw）的控制量来决定，如下公式所示。
例如，四轴飞行器机头向下倾斜时（对应俯仰），为了达到平衡，电机 3和电机 4增大转速，电机 1和电机 2减小转速，此时俯仰控制量应该向负增大（控制量的正负由姿态芯片 MPU6050摆放决定）。

由于实际偏航角（Yaw）无法由 MPU6050 测得，需要用电子罗盘，但是电子罗盘在四个电机的电磁作用下，精度受影响较大，所以上式中偏航（Yaw）控制量去除比例项，仅由微分项得到。 MPU6050的姿态刷新频率约为 10ms一次。

1.3 定高控制
高度的采集通过超声波模块 HC-SR04 实现，由于测量距离的限制（约 2cm-120cm），本系统仅适用于室内低空飞行，默认高度设定为 60cm。
定高部分算法，根据超声波检测的距离进行 PID控制，定高控制的输出量与初始油门（由机身本身的重力和当前电池电量决定）叠加作为当前油门，从而不断调节四轴飞行器油门值来实现垂直方向上的定高，而水平方向由于缺少 GPS相关模块，未能得到进行水平方向的控制量，所以本系统只能实现简单的悬停。超声波模块 HC-SR04置于四轴飞行器底部，高度刷新频率约为 50ms一次。

完整的pdf格式文档51黑下载地址（共27页）：

设计分析.pdf (2.08 MB, 下载次数: 42)

欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/)