內容整理于黃和悅的《DIY四軸飛行器》。

一、四軸飛行器概述

1、四軸飛行器的現(xiàn)狀

（1）研究內容

• 多級協(xié)作，自主飛行傾斜；
• 最優(yōu)控制理論，飛行器自主飛行和避障；
• 主要是飛控部分。

（2）特點

• 無刷電機（直流輸入，三相電輸出）；
• 慣性較小，運動狀態(tài)極易改變，需要很高的控制頻率。
• 姿態(tài)檢測和控制。

2、力學原理和控制框圖

（1）力學原理

• X模式，+模式。
• 力的合成和分解，空氣轉動扭矩的反向性。
• 相鄰電機轉動方向相反。

（2）坐標系

• 機體坐標系，當四軸傾斜時，此坐標系和大地坐標系不再重合。
• XYZ軸和各個旋轉軸之間符合右手螺旋定則，XYZ坐標系上面的旋轉方向命名為俯仰、橫滾、偏航。用角度來表示。
• 所謂四通道，即上下油門、左轉右轉、前后運動、左右運動。
• 飛行器控制框圖。
  

二、四軸飛行器的組成和各部分功能

1、結構框圖

（1）遙控器和接收器

• 接收器輸出的是50Hz的PWM波，用占空比數(shù)值來表示遙控器搖桿的位置。
• 這些是由我們來控制，如果是視覺控制，自主導航類的四軸，目標姿態(tài)則又不同了。

（2）姿態(tài)檢測單元

• 陀螺儀：檢測四軸繞著Pit，Rol，Yaw三個方向的旋轉角速度的器件；
• 加速度計：檢測沿著XYZ三個軸的線性加速度的器件；
• 磁強計：即電子羅盤，用于測定于地磁南北極的夾角，從而知道機體坐標系和大地坐標系的偏差。
• 氣壓計：知道四軸周圍的氣壓，從而知道絕對高度，起到穩(wěn)定高度的作用。
• 可見前三者各有三個軸向的數(shù)據(jù)采集，加上氣壓計采集的一個高度數(shù)據(jù)，包含以上單元的姿態(tài)檢測單元稱為10DOF，即10軸傳感單元。

（3）處理器

• 對姿態(tài)單元檢測到的數(shù)據(jù)進行處理和計算，得到當前四軸的準確姿態(tài)；
• 對預期姿態(tài)和當前的真實值進行對比，計算出誤差，并輸入到PID調節(jié)器，最終解算出四個電機的轉速；
• 而轉速數(shù)據(jù)以四路PWM波的形式輸送到電機驅動和電機中。

（4）調試器

• 調試器將程序下載到處理器中；
• 結合適當?shù)腜C程序，可以觀測四軸算法計算出來的各種數(shù)據(jù)。

（5）電機驅動器和電機

• 在較大四軸飛行器中，一般采用無刷電機，配合無刷電機驅動器（俗稱電調），要求50Hz的PWM波，占空比為5%~10%。
• 在微型四軸飛行器中，一般采用有刷電機，配合MOS管即可，無需按照電調的范圍調節(jié)占空比、頻率，而是可以自定義。

2、遙控器

（1）2.4G遙控器

• 對碼
• 發(fā)射機通道和反向設計

（2）藍牙/安卓遙控

3、電機和驅動

（1）無刷電機（屬于外轉子機）

（2）電壓（將一節(jié)鋰電池的3.7v稱作1S）

（3）電調（MOS管配合單片機組成，將直流電轉化為三相驅動電流）

（4）油門行程：當占空比變化1%時，電調控制電機轉速對應多少變化。

4、機架

5、電池

（1）電池的C數(shù)（指的是最大放電倍率）

（2）電池的容量

6、飛控

接收遙控器信號

計算當前姿態(tài)，與預設姿態(tài)比較，輸入PID調節(jié)器（這個是在處理器中？）

輸出PWM（到電調？），用占空比控制電機。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的《DIY四轴飞行器》读书笔记1的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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