四旋翼无人机原理以及组装过程
时间 2021-01-14
标签
四旋翼
原理
组装
硬件
1.硬件组成:机架,4个螺旋桨, 4个电机,4个电调,1信号接收器,1个飞控板,1个 稳压模块,一个电池
2.飞行原理
1.1 PID控制(P:比例控制 I:积分控制 D:微分控制):
- 比例控制:将控制器输入的误差按照一定比例放大
- 积分控制:但是处于稳态的系统也会有一定的误差,为了消除稳态下的误差,将稳态下的误差在时间上积分,积分项随着时间的增大会趋于0,因此积分减少了比例控制带来的稳态误差
- 微分控制:根据输入误差信号的变化率(微分)预测误差变化的趋势,避开被控对象的滞后特性,实现超前控制
- 参数调整:根据被控过程的特性不断调整PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小
1.2运动原理
四轴旋翼分为“+”和“x”型,“+”型飞控板的正前方是旋翼,“x”型飞控板正前方为夹角等分线。如下图为“x”型四旋翼的飞行原理图。
- 俯仰:绕y轴旋转,前低后高爬升,1,2转速减小,3,4转速增大,pitch为负
- 横滚:绕x轴旋转,2,3转速增大,1,4转速减小,机体右滚,roll值为正
- 偏航:绕z轴旋转,假设2,4顺时针,1,3逆时针,当2,4转速增大,1,3转速减小时,机头右偏,yaw值为正
- 垂直:调节油门大小,四个旋翼的转速同时变大或者变小
pitch yaw roll值分析:
- 俯仰角(pitch):正半轴位于坐标原点的水平面之上(抬头)时,俯仰角为正,否则为负
- 滚转角(roll): 机体向右滚为正,反之为负
- 偏航角(yaw):机头右偏航为正,反之为负
3.遥控器的使用
- 模式设置:固定翼模式/直升机模式(四轴飞行器为固定翼,靠螺旋桨提供升力)
- 解锁: 油门最低,方向舵最右,副翼(横滚)最右。并观察pitch,roll,yaw是否为0,注意四个角尽量在同一水平面。
- 控制:如下图
加减油门控制垂直升降;
方向舵控制机头左右偏航,即绕Z轴旋转;
升降舵控制俯仰,上推机头压低,机身上升,下拉机头太高,机身降低;