四軸飛行器如何起飛的原理

1、發(fā)燒友資料四軸飛行器如何起飛的原理四軸飛行器的螺旋槳與空氣發(fā)生相對，產(chǎn)生了向上的升力，當升力大于四軸的重力時四軸就可以起飛了。四軸飛行器飛行過程中如何保持水平：我們先假設(shè)一種理想狀況：四個電機的轉(zhuǎn)速是完全相同的是不是我們四軸飛行器的四個電機保持同樣的轉(zhuǎn)速，當轉(zhuǎn)速超過一個臨界點時（升力剛好抵消重力）四軸就可以平穩(wěn)的飛起來了呢？是的，由于四個電機轉(zhuǎn)向相同，四軸會發(fā)生旋轉(zhuǎn)。我們四軸電機 1和電機 3 同向，電機 2 電機 4 反向，剛好抵消反扭矩，巧妙的實現(xiàn)了平衡：實際上由于電機和螺旋槳本身的差異我們無法做到四個電機轉(zhuǎn)速完全相同，如果我們想到要用同樣的轉(zhuǎn)速很有可能飛行器起飛之后就側(cè)翻了。這時候大家可

2、能會器來電機，我們來嘗試一下：由于電機的不平衡，在人眼的觀察下發(fā)現(xiàn)飛機向右側(cè)翻，我們右側(cè)電機 1電機 2 提高轉(zhuǎn)升力，飛機歸于平衡。由于 飛機是一個動態(tài)系統(tǒng)，在接下來我們會一直重復(fù)：觀察->大腦計算->->觀察->大腦計算->這個過程。發(fā)燒友資料但事實上這是不可能的，因為人無法長時間精確的同時四個電機。我們需要一個自動反饋系統(tǒng)替代人操作來完成飛機的自，我們?nèi)酥恍枰w機的方向和高度就可以了。這個系統(tǒng)中反饋由姿態(tài)傳感器替代眼睛，而大腦則由單片機來替代。這時候該 PID系統(tǒng)出場了！什么是 PID?PID器由偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）來對被控對象進行，是應(yīng)用

3、最的一種自動器。· 比例（P）比例是一種最簡單的方式。其器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當僅有比例輸出穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。· 積分（I）發(fā)燒友資料在積分中，器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積 分項也會隨著時間的增加而加大，它推動器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到

4、等于零。因此，比例+積分(PI)器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn) 態(tài)誤差。 積分項輸出：·微分（D）微分調(diào)節(jié)就是偏差值的變化率。使用微分環(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的超前入偏差值線性變化，則在調(diào)節(jié)器輸出側(cè)疊加一個恒定的調(diào)節(jié)量。大部分。如果輸系統(tǒng)不需要調(diào)節(jié)微分時間。因為只有時間滯后的系統(tǒng)才需要附加這個參數(shù)。如果畫蛇添足加上這個參數(shù)反而會使系統(tǒng)的受到影響。微分項輸出：綜上所述得到一個一條公式，這個就是模擬 PID：而 PID 中又可以只使用 PI 項比例-積分器，使用 PD 項比例-微分控制器。在 Crazepony 四軸飛行器中我們使用了增量式 PD為例：，以 ROLL 方向角度·測得 R

5、OLL 軸向偏差：l ;<code>偏差=目標期望角度-傳感器實測角度 DIF_ANGLE.X = EXP_ANGLE.X - Q_ANGLE.Ro發(fā)燒友資料比例項的計算：··微分項計算： 由于陀螺儀測得的是 ROLL 軸向旋轉(zhuǎn)角速率，角速率積分就是角度，那么角度微分即角速率，所以微分量剛好是陀螺儀測得的值。·整合結(jié)果總輸出為：ROLL和 PIT 軸向按照以上公式計算 PID 輸出，但 YAW 軸比較特殊，因為偏航角法線方向剛好和地球重力平行，這個方向的角度無法由度計直接測得，需要增加一個羅盤來替代度計。如果不使用羅盤的話，我們可以單純的通過角速度積分

6、來測得偏航角，缺點是由于積分環(huán)節(jié)中積分漂移，偏航角隨著時間的推移會偏差越來越大。我們不使用羅盤就沒有比例項，只僅使用微分環(huán)節(jié)來。<code>ROLL 方向總量=比例項輸出+微分量輸出Ox;<code>微分輸出=微分系數(shù) D*角速率 DifferentialCoefficient = PID_Motor.D * DMP_DATA.GYR<code>比例項輸出 = 比例系數(shù) P * 偏差 Proportion = PID_Motor.P * DIF_ANGLE.X;發(fā)燒友資料YAW 軸輸出：··電機的輸出： 油門Throttle 是電機輸出的

7、基準值，增加油門即可提高四軸高度。最后整合 ROLL/PIT/YAW 三軸輸出量進行電機：如圖四軸繞 ROW 軸向右下傾斜 5 度，那么電機 1 電機 2 應(yīng)該提高升力，電機 3電機 0 減小升力恢復(fù)平衡狀態(tài)，所以有以下規(guī)則：···Roll 方向旋轉(zhuǎn)，則電機 1 電機 2 同側(cè)出力，電機 0 電機 3 反向出力Pitch 方向旋轉(zhuǎn)，則電機 2 電機 3 同側(cè)出力，電機 0 電機 1 反向出力Yaw 方向旋轉(zhuǎn)，則電機 1 電機 3 同側(cè)出力，電機 0 電機 2 反向出力4 Motor1 = (int16_t)(Thr + Pitch - Rol + Yaw );/M2+ Pitch + Roll - Yaw );/M1 Motor3 = (int16_t)(Thr - Pitch + Roll + Yaw );/M<code>Motor2 = (int16_t)(T