最新基于stm32的四旋翼飛行器設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-06-28 05:43本頁(yè)面
【正文】 圖51純P調(diào)節(jié)（Kp大，穩(wěn)態(tài)誤差小，響應(yīng)快，但超調(diào)大） PI調(diào)節(jié)（TI小，響應(yīng)速度快，超調(diào)大，系統(tǒng)震蕩加?。㏄I調(diào)節(jié)（在同樣積分常數(shù)Ti下，減小比例增益Kp可減小超調(diào)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性）PD調(diào)節(jié)（引入微分項(xiàng)，提高了響應(yīng)速度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性但不能消除系統(tǒng)的余差）PD調(diào)節(jié)（微分時(shí)間越大，微分作用越強(qiáng)，響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)越穩(wěn)定）PID調(diào)節(jié)（PD基礎(chǔ)上I作用的引入消除了余差，達(dá)到了理想的多項(xiàng)性能指標(biāo)要求：超調(diào)、上升時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、余差等） 心得在整定PID參數(shù)時(shí)，PID三個(gè)參數(shù)的大小都不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。也就是說，如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)參數(shù)比較合適，就把這個(gè)參數(shù)固定死，不管別的參數(shù)怎么變化，永遠(yuǎn)不動(dòng)前面固定的參數(shù)。這是要不得的。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在整定參數(shù)時(shí)，一般把主、副調(diào)隔離開來，先整定一個(gè)回路，再全面考慮。一般而言，先整定內(nèi)回路。把PID參數(shù)隔離開來，先去掉積分、微分作用，讓系統(tǒng)變?yōu)榧儽壤{(diào)節(jié)方式，再考慮積分，最后考慮微。 第六章 總結(jié)首先，為了讓四軸平穩(wěn)的懸停或飛行在半空中，四個(gè)電機(jī)必須提供準(zhǔn)確的力矩假設(shè)力矩與電機(jī)PWM輸出呈線性關(guān)系，也就是必須提供準(zhǔn)確的4路PWM4路PWM由遙控器輸入(期望角度)、PID算法及其參數(shù)和姿態(tài)解算輸出(當(dāng)前角度)組成，假設(shè)遙控器輸入不變(類似脫控)、PID算法及其參數(shù)也較為準(zhǔn)確(PID參數(shù)無需十分精確，但只要在某個(gè)合理的范圍內(nèi)，控制品質(zhì)差不了多少)，也就是姿態(tài)解算的輸出必須是十分準(zhǔn)確的，可以真實(shí)反應(yīng)飛行器的實(shí)際角度姿態(tài)解算的結(jié)果由加速度計(jì)和陀螺儀給出，根據(jù)前述慣性導(dǎo)航的描述，加速度計(jì)補(bǔ)償陀螺儀，因此要得到精確的姿態(tài)解算結(jié)果，務(wù)必要求加速度輸出精確的重力加速度g這里僅討論懸停飛行，因此忽略掉額外的線性加速度(事實(shí)證明，在四軸強(qiáng)機(jī)動(dòng)飛行過程中，線性加速度必須要考慮并消除)，假設(shè)加速度計(jì)輸出重力加速度g，這個(gè)重力加速度g必須十分“精確”?？偨Y(jié)一下：精準(zhǔn)力矩精準(zhǔn)PWM精準(zhǔn)姿態(tài)加速度計(jì)輸出“精確”重力加速度g。這里的“精確”打了引號(hào)，意思不是說加速度的性能十分好，要輸出精確的當(dāng)?shù)丶铀俣萭，而是說它能夠準(zhǔn)確反應(yīng)機(jī)架的角度。為了達(dá)到懸停、平穩(wěn)的飛行效果，控制算法輸出的PWM會(huì)讓加速度計(jì)輸出的重力加速度g在XOY平面內(nèi)的分量就可能少，也就是說：PID控制算法控制的不是機(jī)架水平，而是加速度計(jì)水平，PID不知道機(jī)架是什么東西，它只認(rèn)加速度計(jì)，它的使命就是讓加速度計(jì)水平。我現(xiàn)在假設(shè)加速度計(jì)與機(jī)架存在某個(gè)角度，比如右傾30176。，四軸主視圖如圖61所示。圖61加速度計(jì)(紅線)與四軸機(jī)架的水平面(虛線)呈30176。起飛后，PID控制算法會(huì)嘗試將加速度計(jì)調(diào)整至水平位置，因此四軸就會(huì)往圖中左邊飄，傾斜角度也為30176。這就是為什么飛機(jī)無法垂直起飛，或者飛行過程中往一個(gè)方向飄的原因：加速度計(jì)和機(jī)架沒有水平。因此在加速度計(jì)的機(jī)械安裝時(shí)，盡量保證加速度計(jì)與機(jī)架水平。如果有些朋友已經(jīng)將加速度計(jì)固定在飛控板上，可以通過遙控器的通道微調(diào)功能設(shè)置懸停時(shí)的期望角度，軟件上校正這種機(jī)械不水平。除了上述討論的加速度計(jì)安裝水平問題，也需要對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行零偏置校正，具體的方法叫做6位置標(biāo)定法：即將加速度計(jì)沿著6個(gè)方向放置，分別記錄重力加速度計(jì)g在6個(gè)方向上的最大輸出值，然后取平均，得到圓球的中心點(diǎn)(這里假設(shè)g投影為球，實(shí)際上為橢球，需要進(jìn)行最小二乘法擬合求三軸標(biāo)定系數(shù))。最后提一點(diǎn)，如果加速度計(jì)和遙控器均做了調(diào)整，飛機(jī)可以做到垂直起飛，并且飛行效果還行，但是飛機(jī)的回中速度較慢，感覺就像是在抬轎子一樣。具體描述：懸停時(shí)，猛往一個(gè)方向打搖桿后立即放手，飛機(jī)會(huì)往搖桿方向走很遠(yuǎn)才停下。這是因?yàn)轱w機(jī)過于穩(wěn)定，也就是內(nèi)環(huán)的作用過強(qiáng)或者外環(huán)作用過弱導(dǎo)致，解決方法是降低內(nèi)環(huán)P或者加大外環(huán)P。 參考文獻(xiàn)[1] [J].公路交通技術(shù),2012,第6期:137138.[2] 姬江濤,扈菲菲,賀智濤,杜新武,[J].農(nóng)機(jī)化研究,2013,第2期:14.[3] 趙晨,[J].湖北電力,2012,第36卷第6期:3536.[4] 張鵬,程飛,曹宇強(qiáng),孫來,[J].科技廣場(chǎng),2010,09期:145147.[5] 王帥,[J].兵工自動(dòng)化,201103,第30卷第3期:7880.[6] 劉慶元,徐柳華,沈彩蓮,[J].測(cè)繪科學(xué),2010,第35卷第1期:2830.[7] 岳基隆,張慶杰,[J].電光與控制,201010,第17卷第10期:4652.[8] [J].測(cè)繪通報(bào),2006,09:58. [9] 許佩珍,[N].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),1997,23(4),487~491 [10] [M].：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2000. [11] 陳志明, 王惠南, 劉海穎. 全角度歐拉角與四元數(shù)轉(zhuǎn)換研究[J]. 2006. [12] [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,
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