国偷自产一区二区免费视频,美女免费视频一区,九九热线视频只有这里最精品,欧美日韩一区成人

四軸飛行器是微型飛行器的其中一種，相對于固定翼飛行器，它的方向控制靈活、抗干擾能力強、飛行穩(wěn)定，能夠攜帶一定的負(fù)載和有懸停功能，因此能夠很好地進行空中拍攝、監(jiān)視、偵查等功能，在軍事和民用上具備廣泛的運用前景。四軸飛行器關(guān)鍵技術(shù)在于控制策略。

由于智能控制算法在運行復(fù)雜的浮點型運算以及矩陣運算時，微處理器計算能力受限，難以達到飛行控制實時性的要求；而PID控制簡單，易于實現(xiàn)，且技術(shù)成熟，因此目前主流的控制策略主要是圍繞傳統(tǒng)的PID控制展開。01四軸飛行器的結(jié)構(gòu)與基本飛行原理四軸飛行器結(jié)構(gòu)：主要由主控板和呈十字交叉結(jié)構(gòu)的4個電子調(diào)速器、電機、螺旋槳組成，電機由電子調(diào)速器控制，主控板主要負(fù)責(zé)解算當(dāng)前飛行姿態(tài)、控制電調(diào)等功能。以十字飛行模式為例：1號旋翼為頭、1、3號旋翼逆時針旋轉(zhuǎn)、2、4號旋翼順時針旋轉(zhuǎn)。 （ 四軸飛行器結(jié)構(gòu)圖）參照飛行狀態(tài)表變化電機轉(zhuǎn)速，由于四個電機轉(zhuǎn)速不同，使其與水平面傾斜一定角度，如圖l所示。四個電機產(chǎn)生的合力分解為向上的升力與前向分力。當(dāng)重力與升力相等時，前向分力驅(qū)動四軸飛行器向傾斜角度的方向水平飛行。1）空間三軸角度歐拉角分為仰俯角、橫滾角、航向角；2）傾斜角是仰俯角時，向前、向后飛行；3）傾斜角是橫滾角時，向左、向右飛行；而傾斜航向角時，向左、右旋轉(zhuǎn)運動，左(右)旋轉(zhuǎn)是由于順時針兩電機產(chǎn)生的反扭矩之和與逆時針兩電機產(chǎn)生的反扭矩之和不等，即不能相互抵消，機身便在反扭矩作用下繞z軸自旋轉(zhuǎn)。

 02姿態(tài)解算四軸飛行器運用姿態(tài)解算計算出空間三軸歐拉角。結(jié)構(gòu)框架如圖所示，陀螺儀采樣三軸角速度值，加速度傳感器采樣三軸加速度值，而磁力傳感器采樣得到三軸地磁場值，將陀螺儀、加速度傳感器、磁力傳感器采樣后的數(shù)據(jù)進行標(biāo)定、濾波、校正后得到三軸歐拉角度，其中陀螺儀和加速度傳感器選用MPU6050芯片，磁力傳感器選用HMC5883L芯片，采用IIC總線與主控板通信。  （姿態(tài)解算結(jié)構(gòu)圖）由于傳感器存在器件誤差，因此在使用前需要標(biāo)定。陀螺儀在靜止時，角速度為0；但實際情況由于器件誤差并不為0，因此可在靜止時采樣500次數(shù)據(jù)，再求平均，得出偏移量，標(biāo)定陀螺儀數(shù)據(jù)；加速度傳感器可依據(jù)在靜止時，三軸重力加速度平方和的開方為重力加速度的標(biāo)定方程，利用最小二乘法求出標(biāo)定偏移值和誤差值進行標(biāo)定。而磁力傳感器校正，可將器件靜置于桌面旋轉(zhuǎn)一周找出最小值和最大值，通過電子羅盤校正計算公式計算出標(biāo)定偏移值和誤差值。由于陀螺儀長時間采集角速度會有飄移，因此需要使用加速度傳感器的值與磁力傳感器的值進行校正。 將加速度的測量矢量和磁場的測量矢量與參考矢量做叉積后相加式(1)中：ex、ey、ez為兩叉積之和，ax、ay、az為加速度的測量矢量，mx、my、mz為磁場的測量矢量，axref、ayref、azref為加速度的參考矢量，mxref、myref、mzref為磁場的參考矢量，參考矢量是通過實時四元數(shù)值與本次測量值計算出來。再將叉積修正角速度漂移值：

 式2)ωx(t)、ωy(t)、ωz(t)為角速度，kpex(t)為比例項修正 式3）為積分修正項將校正后的角速度通過二階畢卡算法轉(zhuǎn)化為四元公式03高度計算高度計算是通過氣壓傳感器采集的大氣壓值計算出來，將氣壓傳感器采集值進行校正后，再通過溫度二階補償，得到準(zhǔn)確的大氣壓值，最后經(jīng)過氣壓轉(zhuǎn)換為高度公式中Altitude為計算出來的實際高度CurrentPressure為當(dāng)前氣壓值，StartPressure為起飛之前氣壓值。氣壓傳感器選用MS5611芯片，其中集成了溫度傳感器和氣壓傳感器，采用IIC總線與主控板通信。  式6)中Altitude為計算出來的實際高度04雙閉環(huán)PID控制當(dāng)四軸飛行器正常飛行時，突遇外力(風(fēng)等)或磁場干擾，使加速度傳感器或磁力傳感器采集數(shù)據(jù)失真，造成姿態(tài)解算出來的歐拉角錯誤，只用角度單環(huán)情況下，使系統(tǒng)很難穩(wěn)定運行，因此可以加入角速度作為內(nèi)環(huán)，角速度由陀螺儀采集數(shù)據(jù)輸出，采集值一般不存在受外界影響情況，抗干擾能力強，并且角速度變化靈敏，當(dāng)受外界干擾時；同理，高度環(huán)中氣壓傳感器同樣也會受到外界干擾，引入z軸加速度環(huán)可有效避免外界干擾造成的影響，增強了系統(tǒng)的魯棒性。 

四軸飛行器雙閉環(huán)PID控制，如圖所示。角度作為外環(huán)，角速度作為內(nèi)環(huán)，進行姿態(tài)PID控制；當(dāng)需要定高時，高度作為外環(huán)，z軸加速度作為內(nèi)環(huán)，進行高度PID控制。其中，PID輸出為油門值，油門給定電子調(diào)速器值，電子調(diào)速器控制電機使空間三軸歐拉角和高度變化。 （姿態(tài)PID控制總體流程圖） （高度PID控制總體流程圖）PID控制算法采用位置式數(shù)字PID控制： 式7）u(t)為PID輸出值，e(t)為期望值與實際值之差

 、 為積分量、微分量，kp，、ki、kd為比例、積分、微分系數(shù)。再將積分量，微分量離散化得到PID計算公式： 式8）為更新時間，姿態(tài)PID控制算法： 式9)為角度環(huán)PID計算公式；式10)為角速度環(huán)PID計算公式。AngelRatePIDOut(t)為角速度環(huán)PID輸出。