RIW_Quadrotor飛控開發(fā)(01概述)

寫飛控大概有半年了涉馅,為了能讓四旋翼飛上天可是下了不少功夫旭蠕,下面會陸陸續(xù)續(xù)更新些筆記倘是,算是幫助梳理思路了

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首先接觸到四旋翼大概是大一末亭枷,大概2017年5月份吧但當(dāng)時并沒有研究飛控,一來自己的水平不夠剛學(xué)51沒多久搀崭,二來叨粘,也沒想到自己會在電子的道路上走怎么遠(yuǎn),只是覺得四旋翼是個很高大上的東西瘤睹。開始動手研究飛控是今年暑假升敲,現(xiàn)在陸陸續(xù)續(xù)寫了寫框架,過兩天準(zhǔn)備調(diào)試轰传,希望調(diào)試成功驴党。RIW_Quadrotor的意思是(Rising In The Wind),也算是我電子競賽生涯最后一件作品吧获茬,希望有一個圓滿的結(jié)局港庄。


正文開始

1.四旋翼航模知識

首先我必須強調(diào)一下我們常見的玩具級四旋翼飛行器只能被稱作航模倔既,不能叫無人機(jī),要達(dá)到無人機(jī)的級別鹏氧,起碼要具備更豐富的環(huán)境感知能力渤涌,還要有智能的決策能力,既然要研究飛控就不能像小白一樣哦把还。
讓我們看看四旋翼飛行器由那些部分組成:
(讓我們用價格排序......)

  • 遙控器&接送機(jī)x1
  • 電調(diào)&電機(jī)x4
  • 電池
  • 機(jī)架
  • 其它

遙控器不用多說实蓬,土豪選FUTABA,平民選天地飛笨篷,值得注意的是遙控器的通道數(shù)瞳秽,每個通道可以傳輸獨立的數(shù)據(jù),對于四旋翼飛行器來說一般要大于4個率翅,一般遙控器都是6通道练俐,我們就不用擔(dān)心了。另一個可說的是通道的數(shù)據(jù)格式冕臭,一般來說是一定占空比的pwm波腺晾,一般是50HZ,占空比為5%~10%辜贵,當(dāng)然遙控器可以微調(diào)悯蝉,一般來說是這個范圍。上述pwm信號是各通道獨立的托慨,某些飛控為節(jié)省io口會用到ppm信號鼻由,比如pix,原理與pwm接近厚棵,大家可以在網(wǎng)上搜搜看蕉世,這里不再擴(kuò)展。

電機(jī)電調(diào)是動力機(jī)構(gòu)婆硬,同樣分土豪玩家和平民玩家狠轻,口碑較好的是朗宇和好盈。航模電機(jī)是直流無刷電機(jī)彬犯,盡管這個分類有所爭議向楼,但還是比較準(zhǔn)確的,關(guān)于無刷電機(jī)的發(fā)明者和他的故事也非常有趣谐区,有興趣也可以搜搜看湖蜕。網(wǎng)上關(guān)于航模無刷電機(jī)的介紹不多,當(dāng)初還是迷糊了一段時間宋列,所以現(xiàn)在詳細(xì)說說重荠。
航模上無刷電機(jī)的原理不同于三相異步電機(jī),但非常近似,三相異步電機(jī)的定子線圈通入的是三相交流電戈鲁,三個線端的電流相位順序相差120^仇参。,轉(zhuǎn)子一般是鋁制的籠子婆殿,由于三相電流的周期變化產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)的磁場诈乒,在這個磁場中的金屬籠產(chǎn)生了感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生了與原來磁場相反的一個磁場婆芦,金屬籠就受力轉(zhuǎn)了起來怕磨,注意驅(qū)動金屬籠轉(zhuǎn)動的感生磁場,一定要有金屬籠和三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場的相對運動才能產(chǎn)生消约,一般來說肠鲫,金屬籠的轉(zhuǎn)速會比三相交流電的角頻率低5%
現(xiàn)在我們看看航模的無刷電機(jī),不同于金屬籠或粮,轉(zhuǎn)子換成了釹鐵硼強磁鐵导饲,同樣由三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子磁鐵受力發(fā)生轉(zhuǎn)動但我們注意到氯材,轉(zhuǎn)子的磁鐵和線圈繞組的軟鐵的牙并不是一 一對應(yīng)的而是有錯位的渣锦,這一點和步進(jìn)電機(jī)很像,如果轉(zhuǎn)子在磁場的驅(qū)動下轉(zhuǎn)過了一個牙的角度但是三相交流電的磁場還未及時換向那么轉(zhuǎn)子將被停在原地氢哮,只有下次換向才能再轉(zhuǎn)一個角度袋毙,這樣不是和步進(jìn)電機(jī)一樣了嗎?別著急冗尤,為了能及時換向我們就必須將三相交流電的頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置配合起來听盖,有的無刷電機(jī)會安裝霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)子的位置,而我們的航模無刷電機(jī)并沒有看到霍爾傳感器裂七,其實電調(diào)內(nèi)部是有一個芯片的皆看,不僅僅是MOS管的開關(guān)電路,當(dāng)轉(zhuǎn)子運動到一個點同樣會在定子線圈中產(chǎn)生一個反電動勢碍讯,我們可以用ADC檢測電動勢,配合一些控制算法合理高效的驅(qū)動轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)扯躺,關(guān)于電機(jī)驅(qū)動的算法還是比較復(fù)雜的因為工業(yè)上的應(yīng)用需求千奇百怪捉兴,好的算法還是很值錢的,這也許就是電調(diào)買這么貴的原因吧录语。
關(guān)于電調(diào)另一個需要說的就是倍啥,輸入的信號,同樣是50HZ澎埠,占空比為5%-10%的pwm信號虽缕,不過準(zhǔn)確的說電調(diào)檢測的并不是占空比,而是高電平的時間蒲稳,即1-2ms的量程氮趋,即使后半段低電平被打斷伍派,或者被截去也不會影響電機(jī)的輸出。
(今天太晚了剩胁,明天再更吧K咧病)

2.飛控概述
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