論文四旋翼飛行器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-資料下載頁
2025-06-28 21:57本頁面
【正文】 207。214。的。每一只181。231。機(jī)都需要181。165。獨(dú)的控制194。223。188。173。，182。212。于微控制器來189。178。無疑214。202。疑中189。207。大的184。186。擔(dān)，因此在本207。238。目中209。161。用168。用的無刷直流181。231。機(jī)181。231。子181。247。速器182。212。其170。速189。248。行181。247。189。218。，微控制器只需將控制信號(hào)184。248。每個(gè)181。231。機(jī)的181。231。子181。247。速器即可。四、四翼飛行器的動(dòng)力模型飛行器姿態(tài)解算方程圖4 坐標(biāo)系繞Z軸旋轉(zhuǎn)（偏航角216。）圖5 坐標(biāo)系繞Y軸旋轉(zhuǎn)（俯仰角232。）圖6 坐標(biāo)系繞X軸旋轉(zhuǎn)（橫滾角246。）在實(shí)際運(yùn)算中對(duì)飛行器的姿態(tài)解算采用增量式的方法。231。n記為第n次解算后的姿態(tài)，231。n+1為第n+1次時(shí)的姿態(tài)，Rn為第n次解算時(shí)的旋轉(zhuǎn)矩陣，則有以下關(guān)系 (1)由于對(duì)角度的采樣頻率很高，即因此每次解算時(shí)飛行器機(jī)體轉(zhuǎn)過的角度很小。當(dāng)橫滾角度j，偏航角度y以及俯仰角度q很小時(shí)，旋轉(zhuǎn)矩陣R246。248。232?？刹捎媒浦?， (2)通過陀螺儀進(jìn)行姿態(tài)解算時(shí)，可使用增量式運(yùn)算如下： (3)動(dòng)力方程使用線角速度和角加速度方程描述四軸飛行器的位置和姿態(tài)角。因此控制算法需要實(shí)現(xiàn)位置和姿態(tài)角的控制。圖6 控制結(jié)構(gòu)由于姿態(tài)與位置變量中x、y與246。，232。之間存在耦合關(guān)系，因此，在控制器設(shè)計(jì)時(shí)把246。和232。作為間接被控對(duì)象，由位置控制環(huán)運(yùn)算輸出后，經(jīng)反解可得到246。和232。作為姿態(tài)控制環(huán)的輸入。則整個(gè)飛行控制器的輸入為四元組(x,y,z,248。)，控制器的輸出為四元組(u1,u2,u3,u4)。注：m：飛行器的質(zhì)量kgI246。，I232。，I248。分別飛行器為繞載體坐標(biāo)系X，Y，Z3個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。l是四軸飛行器重心到每個(gè)旋翼的主軸長(zhǎng)度。1）位置控制位置控制的控制量有3個(gè)：x，y，z3個(gè)位移變量。因此設(shè)計(jì)3個(gè)獨(dú)立的PID控制器進(jìn)行3個(gè)通道的位置控制。三個(gè)通道的控制器輸出分別為x，y，z。 (4)進(jìn)而可得到姿態(tài)控制環(huán)的輸入 （5）式(5)反映了姿態(tài)與位置之間的耦合關(guān)系，通過耦合解算得到u1，232。，246。其中232。，246。與輸入四元組中的y作為姿態(tài)控制環(huán)的輸入。飛行器的位置控制結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖7 位置控制結(jié)構(gòu)2）姿態(tài)控制進(jìn)行姿態(tài)控制時(shí)，不考慮姿態(tài)角與位移關(guān)系的耦合。其被控量為3軸姿態(tài)角度232。，246。，248。分別設(shè)計(jì)3個(gè)獨(dú)立的PID控制器，其控制器輸出分別為232。，246。，248。 (6) (7)若采用PID控制，則可調(diào)整PID控制器的參數(shù)，使其包含項(xiàng)，則姿態(tài)控制回路的最終輸入飛行控制器的最終輸出u對(duì)應(yīng)期望的旋翼升力關(guān)系，而旋翼升力對(duì)應(yīng)旋翼的轉(zhuǎn)速。、8 姿態(tài)控制結(jié)構(gòu)控制量與旋翼的升力關(guān)系為：(10)變換后得到期望的轉(zhuǎn)速 (9)式(10)求解四軸飛行器的各旋翼期望轉(zhuǎn)速，即對(duì)應(yīng)每個(gè)電機(jī)的期望轉(zhuǎn)速。通過微控制器將此期望轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的無刷直流電機(jī)電子調(diào)速器的轉(zhuǎn)速信號(hào)，電子調(diào)速器將此信號(hào)轉(zhuǎn)化為電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即完成整個(gè)控制回路。扭矩：M=KM249。2比例系數(shù)c：c=KM/KF
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1