四旋翼飞行器初步讲解

主讲人：指导老师：四旋翼飞行器初步讲解四旋翼飞行器初步讲解一、研究背景二、动力原理三、姿态检测原理四、控制算法五、实际选材介绍四旋翼飞行器初步讲解固定翼型微飞行器扑翼型微飞行器旋翼型微飞行器研究背景四旋翼飞行器初步讲解早期的四旋翼飞行器四旋翼飞行器初步讲解随着MEMS技术的发展，四旋翼飞行器得以小型化、微型化四旋翼飞行器初步讲解输电线路巡查空中航拍顺丰无人快递环境监测四旋翼飞行器初步讲解用于建筑物内勘测四旋翼飞行器初步讲解多智能体集群协作，空中壁障四旋翼飞行器初步讲解德国crazy开源微型四旋翼国内某大学微型四旋翼飞行器四旋翼飞行器初步讲解四旋翼飞行器初步讲解求婚四旋翼飞行器初步讲解动力原理垂直运动俯仰、翻滚运动偏航运动四旋翼飞行器初步讲解捷联式惯性导航系统是把惯性元件,即陀螺仪和加速度计固定在运机体上,分别测量运机体相对惯性空间的三个转动角速度和三个线加速度沿运机体坐标系的分量,经过计算,得到运机体的位置、速度、航向和水平姿态等各种导航信息。捷联式惯性导航姿态检测原理四旋翼飞行器初步讲解四旋翼飞行器初步讲解飞行姿态的表示方法1、欧拉角法coscoscossinsinsincoscossincossinsinsincossinsinsincoscossinsincossincossincossincoscosR四旋翼飞行器初步讲解飞行姿态的表示方法2、四元数法刚体绕固定点的任一位移，可由绕通过此点的某一轴转过一个角度而得到。用来表示3D物体的方位及旋转。四旋翼飞行器初步讲解常见的姿态测量器件有角速度计、加速度计、磁力计、气压计，超声波传感器和GPS等等。基于MEMS技术的加速度传感器和陀螺仪具有抗冲击能力强、可靠性高、寿命长、成本低等优点，是适于构建姿态检测系统的惯性传感器。四旋翼飞行器初步讲解姿态传感器MEMS陀螺仪原理00tdt1、角速度传感器四旋翼飞行器初步讲解姿态传感器222222arctan(),arctan()arctan()xyyzxzxyzaaaaaaaaa2、加速度传感器四旋翼飞行器初步讲解姿态传感器模块设计采用InvenSense公司生产的整合性6轴运动处理组件；MPU-6050整合了3轴角速度和3轴加速度传感器，免除了组合陀螺仪与加速计时存在的轴差问题，减少了大量的包装空间。其具备较低功耗：陀螺仪工作电流5mA，待机电流仅5uA；加速计工作电流500uA，在10Hz低功耗模式下仅40uA。陀螺仪和加速计都具备16位ADC同步，接口采用可高达400kHz的快速模式IIC。具备较小的4mm*4mm的QFN封装，减少占据面积；根据各传感器不同的特点有不同的融合算法得到欧拉角。如互补滤波、卡尔曼滤波。四旋翼飞行器初步讲解控制原理国际相关研究都着重进行了姿态控制器的设计与验证，结果表明：尽管采用非线性控制律能够获得很好的仿真效果，但由于对模型准确性有很强的依赖，以及受到嵌入式平台的处理能力的限制，其实际控制效果反而不如PID控制策略。四旋翼飞行器初步讲解控制原理串级PID控制器的原理及优点串级控制系统的典型结构图如图1所示，系统中有两个PID控制器称为副调节器传递函数，包围的内环成为副回路。称为主调节器传递函数，包围的外环称为主回路。主调节器的输出量作为副回路的给定量。相对单环PID其优点是将干扰加到副回路中，由副回路控制对其进行抑制。副回路中参数的变化，由副回路给予控制，对被控对象的影响大为减弱。副回路的惯性由副回路给予调节，因而提高了整个系统的响应速度。四旋翼飞行器初步讲解控制原理Gc1(s)Gc2(s)G1(s)G2(s)+_R1(s)R2(s)U2+-++D2(s)Y2(s)Y1(s)PID2PID1四旋翼飞行器初步讲解总体结构设计地面监控计算机无线通信模块MCU主控制器无线通信模块USB转接模块传感器模块电源转换模块3.7V锂电池驱动单元旋翼电机PWMI/OI/O地面监控系统机载控制系统四旋翼飞行器初步讲解上位机界面四旋翼飞行器初步讲解实际选材介绍