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四旋翼无人机的行为模 子和节制道理,你相识吗?

发布时间:2021-01-19 23:59:59人气:

四旋翼无人机的行为模子和节制道理,你相识吗?

2020-05-20 15:59 来历:创客火无人机

原问题:四旋翼无人机的行为模子和节制道理,你相识吗?

四旋翼回收了四个旋翼的机器布局,四个电机作为航行的直接动力源,通过改变四个螺旋桨发生的升力来节制,布局和动力学特征获得了简化。如图(a)~图(d),四旋翼的前桨和后桨顺时针旋转,阁下两桨逆时针旋转,这种反向对称布局取代了传统直升机尾旋翼。

在航行进程中,改变四个旋翼的转速,四旋翼将发生各类航行姿态,使四旋翼向预定偏向行为,完成使命。

四旋翼的地面坐标系和机体坐标系:

四旋翼无人机的举动模
子和控制原理,你体会吗?

(1)俯仰角θ,机体轴OX与地面间的夹角。

(2)滚转角φ,机体轴OZ和包括机体轴OX间的夹角。

(3)偏航角ψ,机体轴OX在地面投影与地轴OgXg间的夹角。

四旋翼无人机的行为原型

四旋翼航行器布局模子如下:

推进器(1、3)、(2、4)为相互对称的两部门。通过改变推进器转子的旋转速率,会使航行器发生升力,引起行为。

睁开全文

因此,通过改变4个推进器的动弹速率,我们可以节制航行器的垂直起降行为。假如相反地节制(2、4)推进器的旋转速率,会引起滚转行为;假如相反地节制(1、3)推进器的旋转速率,会引起俯仰行为;要使航行器发生偏航行为,则必要通过配合节制(1、2)和(3、4)推进器的旋转速率。

(1)垂向航行:垂向航行相对来说较量轻易节制,节制方法如图(a),图中箭头的粗细代表旋翼转速巨细。同时增进四个电机的输出功率,旋翼转速增进使得总的拉力增大,四旋翼无人机向上航行;反之,同时减小四个电机的输出功率,旋翼转速降落,使得总的拉力减小,四旋翼无人机向下航行。

(2)纵向航行:纵向航行节制方法如图(b)。增进后边电机的输出功率,旋翼转速增进使拉力增大,响应的减小前边电机的输出功率,使拉力减小。这样因为存在拉力差,机身会俯仰倾斜,从而使旋翼拉力发生程度分量,因此可节制无人机向前航行。向后航行与向前航行正好相反。

(3)横向航行:因为四旋翼无人机的布局对称性,横向航行的节制方法和纵向航行完全一样,拜见图(c)。

(4)程度动弹:四旋翼无人机的程度动弹可以借助旋翼发生的反扭矩来实现。旋翼动弹进程中因为氛围阻力浸染会形成与动弹偏向相反的反扭矩,通例的直升机为了均衡反扭矩的影响,需借助尾桨的浸染来实现。

四旋翼无人机为了降服反扭矩的影响,使其四个旋翼中的两个正转,两个反转,且对角线上的两个旋翼动弹偏向沟通。反扭矩的巨细与旋翼转速有关,当四个旋翼转速沟通时,反扭矩相互均衡,无人机不产活跃弹;当四个旋翼转速差异时,不服衡的反扭矩会引起四旋翼无人机的程度动弹。

为了使四旋翼无人机凭证祈望偏向作程度动弹,可以同时增进一对同偏向旋转的旋翼转速并减小另一对旋翼转速,且转速增进的旋翼动弹偏向与祈望的程度动弹偏向沟通。程度动弹节制如图(d)。

四旋翼无人机的举动模
子和控制原理,你体会吗?

四旋翼无人机的节制道理

按照四旋翼的行为调理方法将四旋翼无人机分别为四种根基的航行节制方法。

(1)垂直航行节制;

(2)横滚节制;

(3)俯仰节制;

(4)偏航节制。

四旋翼无人机的举动模
子和控制原理,你体会吗?

以四轴,X外形为例。为利便声名,把电机举办编号, 右下为9号,右上为10号,左下为11,左上为3号电机。

四旋翼无人机的举动模
子和控制原理,你体会吗?

1、航行器保持悬停,4个电机的转速保持同等,来使航行器保持程度。

四个电机的转速=悬停油门。

2、当我们但愿航行器向右飞的时辰,我们设定在第一种环境的基本上,增进左边两个电机(3,11)的转速,减小右边两个电机(9,10)的转速。

9号电机=悬停油门 - 右倾的量;

10号电机= 悬停油门 - 右倾的量;

11号电机 = 悬停油门 + 右倾的量;

3号电机= 悬停油门 + 右倾的量;

3、当我们但愿航行器向左飞的时辰,上面公式依然创立,只不外右倾的量是负数了。

4、当我们但愿航行器向前飞的时辰,我们要增进后头一组电机(11,9)的转速,减小前面一组电机(3,10)的转速。

9号电机=悬停油门 + 前飞的量;

10号电机= 悬停油门 - 前飞的量;

11号电机 = 悬停油门 + 前飞的量;

3号电机= 悬停油门 - 前飞的量;

5、航行器向后飞的环境,上面公式依然创立,前飞的量为负数。

6、当我们但愿航行器顺时针旋转, 我们增进10号,11号 对角线两个电机的转速,减小3号,趣赢平台app ,9号这条对角线电机的转速。

9号电机=悬停油门 - 旋转的量;

10号电机= 悬停油门 + 旋转的量;

11号电机 = 悬停油门 + 旋转的量;

3号电机= 悬停油门 - 旋转的量;

7、当我们但愿航行器逆时针旋转,我们减小10号,11号对角线两个电机的转速,增进3号,9号这条对角线电机的转速。继承行使上面的公式。

8、最后,针对一个电机,它同时要认真前后阁下和旋转的环境, 那它就叠加了4种环境下的值:

9号电机 = 悬停油门 - 右倾的量 + 前飞的量 - 旋转的量;

10号电机 = 悬停油门 - 右倾的量 - 前飞的量 + 旋转的量;

11号电机 = 悬停油门 + 右倾的量 + 前飞的量 + 旋转的量;

3号电机 = 悬停油门 + 右倾的量 - 前飞的量 - 旋转的量。

以是实当代码如下:

#define PIDMIX(X,Y,Z) rcCommand[THROTTLE] + axisPID[ROLL]*X + axisPID[PITCH]*Y + YAW_DIRECTION * axisPID[YAW]*Z

#ifdef QUADX

motor[0] = PIDMIX(-1,+1,-1); //REAR_R

motor[1] = PIDMIX(-1,-1,+1); //FRONT_R

motor[2] = PIDMIX(+1,+1,+1); //REAR_L

motor[3] = PIDMIX(+1,-1,-1); //FRONT_L

#endif

统统对称、差池称的多旋翼机关都基于此理论,可以参考上述声名推导出来。

来历:雨飞事变室


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