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标题: 简析四旋翼飞行器的控制原理 ，很简单，超级简单，一看就明白！ [打印本页]
作者: 凌云飞行    时间: 2013-8-16 17:51
标题: 简析四旋翼飞行器的控制原理 ，很简单，超级简单，一看就明白！
本帖最后由 凌云飞行 于 2013-8-17 08:53 编辑

     简析四旋翼飞行器的控制原理
     四旋翼飞行器相对于常规航模来说，最复杂的就是电子部分。之所以能飞行得很稳定，全拜电子控制部分的功劳。在常规固定翼飞机上，陀螺仪并非常用器件，在相对操控难度大点的直机上，如果不做自动稳定系统，也只是锁尾才用到陀螺仪。四旋翼飞行器与其不同的地方是必须配备陀螺仪，这是最基本要求，不然无法飞行，更谈不上飞稳了。不但要有，还得是3轴向(X、Y、Z)都得有，这是四旋翼飞行器的机械结构、动力组成特性决定的。在此基础上再辅以3轴加速度传感器，这6个自由度，就组成了飞行姿态稳定的基本部分，也是关键核心部分---惯性导航模块，简称IMU。
再说说电调，四旋翼飞行器有四个桨，两两相对呈十字交叉结构，在桨的转向上分正转和反转，这样可抵消模型自身的旋转。每个桨的直径很小，通常是10寸左右。四个桨转动时的离心力是分散的。不像直机的桨，只有一个能产生集中的离心力形成陀螺性质的惯性离心力，保持机身不容易很快的侧翻掉。所以通常用到的舵机控制信号更新频率很低。四旋翼为了能够快速反应，以应对姿态变化引起的飘移，需要高反应速度的电调，常规PPM电调的更新速度只有50Hz左右，满足不了这种控制所需要的速度，且PPM电调MCU内置PID稳速控制，能对常规航模提供顺滑的转速变化特性，用在四旋翼上就不合适了，四旋翼需要的是快速反应的电机转速变化。用高速专用电调，I2C总线接口传送控制信号，可达到每秒几百上千次的电机转速变化，在四旋翼飞行时，姿态时刻能够保持稳定。即使受到外力突然冲击，依旧安然无恙。


能够用这么少的字把控制原理介绍完，简单吧！
作者: 凌云飞行    时间: 2013-8-16 17:53
沙发自己坐。新手来学习
作者: six-god    时间: 2013-8-16 18:42
帮顶！
作者: 辽阳子涵    时间: 2013-8-16 20:20
我还以为能解到什么深度呢，原来是给小白看的
作者: 凌云飞行    时间: 2013-8-17 08:54
辽阳子涵 发表于 2013-8-16 20:20
我还以为能解到什么深度呢，原来是给小白看的

说了是简析啊， 就是很简单的分析了。 够简单吧。
作者: peishuyao6    时间: 2013-8-18 16:44
学习中。
作者: 252658132    时间: 2013-9-8 23:41
小白学习中
作者: fryefryefrye    时间: 2013-9-9 10:18



你这个只是解析了无自平衡能力的KK类的飞控的原理。我再进一步解释一下吧。


楼主所说的KK类飞控，配置了三个陀螺仪，陀螺仪只能输出角度变化的速度，告诉CPU飞行器正在x,y,z轴上往哪个方向旋转，转的有多快，但却不能告诉CPU现在有没有转到水平位置了。一旦飞控检测到飞行器在某个维度上旋转的时候，可以控制电机往反方向出力，这个功能就叫做“自稳”。

由于陀螺仪不能输出当前飞行器所处的角度状态，所以这类飞控不能自动的把飞行器调整到水平状态，这个时候，就需要重力加速度计出场了。

一般加速度计都是三轴的，如果飞行器是水平静止的，Z轴上一直有1G的加速度，x,y轴上应该没有加速度。有了这些信息，飞控就能自动把飞行器控制到水平状态。

一般飞控会把姿态控制杆的角度和飞行器的角度对因起来，松杆，就是水平悬停，往任意方向推杆，飞行器控制姿态到对应角度。这种模式有的叫做“自平衡”，有的叫作“姿态”模式。MWC里面，就是ANGLE,"角度"模式。


作者: 10℃    时间: 2013-9-9 11:00
应该说是零度跟大疆
作者: 天涯E根草    时间: 2013-9-9 11:17



你牛！我学习了，哈啊

作者: myxiaoqy    时间: 2013-9-9 11:32
学习了，帮顶……
作者: cyzw    时间: 2013-9-9 23:18
学习了.......
作者: 贝子墨    时间: 2013-11-5 14:57
学习了 还是有点深 我是初学者 还得加油
作者: wcj3445    时间: 2013-11-5 15:06
学习了，够简单
作者: Abyssus    时间: 2013-11-5 15:49
高手  必须顶。。。
作者: drore    时间: 2013-11-6 23:18
写的不错！！！！
作者: whcswh    时间: 2013-12-21 16:11
标题: RE: 简析四旋翼飞行器的控制原理 ，很简单，超级简单，一看就明白！
fryefryefrye 发表于 2013-9-9 10:18
你这个只是解析了无自平衡能力的KK类的飞控的原理。我再进一步解释一下吧。

这样说的话，维持机身水平是靠加速度记实现的？直升机上的锁尾陀螺仪没有加速度记吧，那它是如何锁尾的呢？
作者: 我爱玩飞机    时间: 2013-12-21 21:06
手动飞行还是需要像飞直机这样经过练习才能悬停的，要不会翻。
作者: fryefryefrye    时间: 2013-12-21 21:28
whcswh 发表于 2013-12-21 16:11
这样说的话，维持机身水平是靠加速度记实现的？直升机上的锁尾陀螺仪没有加速度记吧，那它是如何锁尾的呢 ...

仅仅用陀螺，也能保持水平，只不过把角速度累计起来会有误差漂移，加速度计可以修正xy的误差。但不能修正锁尾误差。四轴依靠罗盘修正z轴的误差。
仅仅依靠陀螺仪锁尾，应该会有慢慢的漂移的，直机长时间人工不修正的话，能保持航向吗？

作者: whcswh    时间: 2013-12-21 22:37
fryefryefrye 发表于 2013-12-21 21:28
仅仅用陀螺，也能保持水平，只不过把角速度累计起来会有误差漂移，加速度计可以修正xy的误差。但不能修正 ...

但Z轴也有加速度计Z ，IOSD MARK 2 飞行记录里 有加速度记 X 加速度计y  加速度计Z，如果是罗盘修正，那是GPS 里才有罗盘的吧！难道主控器里也有罗盘？

作者: 炸香机    时间: 2013-12-22 01:36
学习了
作者: 土狗子    时间: 2013-12-22 02:37
灌你一口盐汽水
作者: fryefryefrye    时间: 2013-12-22 18:30
本帖最后由 fryefryefrye 于 2013-12-22 18:52 编辑
whcswh 发表于 2013-12-21 22:37
但Z轴也有加速度计Z ，IOSD MARK 2 飞行记录里 有加速度记 X 加速度计y  加速度计Z，如果是罗盘修正，那是 ...

GPS和罗盘是两个独立的设备，只不过DJI把这两个设备装在了一个壳子里面。

正常情况下飞行器水平时，Z轴加速度是1G，就是重力加速度，xy轴为0。

如果飞行器不水平，xy就不为0了，由此，可以算出飞行器的偏角。

如果飞行器自旋，加速度计是感知不到的。

而罗盘，就是一个电子指南针了，是可以感知到飞行器的自旋的，所以可以修正锁尾方向。
====================

如果飞控没有罗盘，就只能依靠Z的陀螺锁尾，这种锁尾会有长期漂移的。

如果有罗盘，就可以修正Z的陀螺的漂移，锁尾不会飘。



作者: yangshichang110    时间: 2013-12-22 19:28
所以多轴难点有，
一、角度测量。
传统MPU6050内置DMP，可以直接取角度，但有累计误差，需要进一步KALMA等算法处理。
处理的越好，角度变化量越小，飞行器也更加的“平滑”，这也是为什么很多开源的飞控也能飞出NAZA的效果。
但是MPU6050传感器好的更多，但是没一定基础，从加速度积分出角度，再融合，等等就很麻烦了。

二、飞控控制
这不用怎么讲，最实用的PID，大家应该都知道，但是更高深的也很多。
一个是根据现在发生的状况，预测将会偏转的角度，并及时输出。
上面三句就是三个不同的难点。

所以多轴说难很难，说简单很简单。
起飞容易，稳定很难。




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