Die Flugsteuerung kann als CPU -System der Drohne verstanden werden, das die Kernkomponente der Drohne ist. Die Hauptfunktion besteht darin, verschiedene Anweisungen zu senden und die von jeder Komponente zurückgesendeten Daten zu verarbeiten. Ähnlich wie beim menschlichen Gehirn sendet es Anweisungen an verschiedene Teile des Körpers, erhält Informationen, die von jeder Komponente zurückgeschickt werden, und erteilen neue Anweisungen nach der Berechnung. Zum Beispiel befiehlt das Gehirn der Hand, ein Glas Wasser zu nehmen. Nachdem die Hand die Mauer der Tasse berührt hat, zieht sie sich zurück, weil das Wasser zu heiß ist und diese Informationen wieder an das Gehirn übertragen. Das Gehirn wird nach der tatsächlichen Situation neue Anweisungen wiedergeben.
Das Flugprinzip und die Kontrollmethode der Drohne (als Beispiel mit einer Quad-Rotor-Drohne) besteht die Quad-Rotor-Drohne im Allgemeinen aus einem Erkennungsmodul, einem Steuermodul, einem Ausführungsmodul und einem Netzteilmodul. Das Erkennungsmodul misst die aktuelle Haltung; Das Ausführungsmodul löst die aktuelle Haltung, optimiert die Steuerung und erzeugt entsprechende Kontrollmengen für das Ausführungsmodul. Das Stromversorgungsmodul versorgt dem gesamten System Strom.
Der Rumpf der Quadcopter-Drohne besteht aus einer symmetrischen kreuzförmigen, starren Körperstruktur, und das Material besteht hauptsächlich aus Kohlefaser mit leichtem Gewicht und hoher Festigkeit. Ein aus zwei Klingen bestehender Rotor wird an jedem der vier Enden der gekreuzten Struktur installiert, um die Flugleistung für das Flugzeug bereitzustellen. Jeder Rotor ist auf einem Motorrotor installiert, und die Drehzahl jedes Rotors wird gesteuert, indem der Rotationszustand des Motors gesteuert wird, um einen anderen Auftrieb zu liefern, um verschiedene Haltungen zu erreichen. Jeder Motor ist an die Motorantriebskomponente und die zentrale Steuereinheit angeschlossen, und die Geschwindigkeit wird durch das vom zentralen Steuergerät bereitgestellte Steuersignal eingestellt. Die Inertialmesseinheit IMU liefert die zentrale Steuereinheit mit Einstellungslösungsdaten, und das Erkennungsmodul am Rumpf bietet der Drohne die direktesten Daten, um ihre eigene Haltung zu verstehen, die eine Garantie für die Quadcopter -Drohne bietet, um schließlich autonome Flug in komplexen Umgebungen zu erreichen.
Die Rotoren auf derselben diagonalen Linie des Quadcopter -Rumpfes sind jetzt zusammen gruppiert. Die vorderen und hinteren Rotoren drehen sich im Uhrzeigersinn, wodurch ein Drehmoment im Uhrzeigersinn erzeugt wird. Während sich die linken und rechten Rotoren gegen den Uhrzeigersinn drehen, wodurch ein Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn erzeugt wird, so dass die durch die Drehung der vier Rotoren erzeugten Drehmomente gegenseitig ausfallen können. Es ist ersichtlich, dass die Einstellung und Position des Quadcopters durch Einstellen der Geschwindigkeit der vier Antriebsmotoren erreicht werden. Im Allgemeinen ist der Bewegungszustand eines Quadcopters hauptsächlich in fünf Zustände unterteilt: schwebende, vertikale Bewegung, Rollbewegung, Stellvertretung und Gierbewegung.
Schweben
Schwebewachung ist ein bedeutendes Merkmal von Quadcoptern. Im schwebenden Zustand haben die vier Rotoren die gleiche Rotationsgeschwindigkeit, und die resultierende Hebekraft ist genau gleich ihrer eigenen Schwerkraft. Und da die Rotorgeschwindigkeiten gleich sind, sind die Drehgeschwindigkeiten der vorderen und hinteren Enden den Drehgeschwindigkeiten der linken und rechten Enden gegenüber, so dass das Gesamtdrehmoment des Flugzeugs Null ist, wodurch das Flugzeug stationär in der Luft stationär ist und einen schwebenden Zustand erreicht.
Vertikale Bewegung
Die vertikale Bewegung ist die einfachste der fünf Bewegungszustände. Unter der Bedingung, dass die Drehzahl jedes Quadcopters gleich ist, kann die vertikale Bewegung des Flugzeugs durch Erhöhen oder Verringern der Drehzahl jedes Rotors um die gleiche Menge erreicht werden. Wenn die Drehzahl der vier Rotoren gleichzeitig erhöht wird, überschreitet der von den Rotoren erzeugte Gesamtheber die Schwere des Quadcopters, dh der Quadcopter steigt vertikal an; Umgekehrt, wenn die Rotorgeschwindigkeit gleichzeitig reduziert wird, ist der von jedem Rotor erzeugte Gesamtheber weniger als sein eigenes Schwerkraft, dh der Quadcopter steigt vertikal ab und erkennt die vertikale Auftriebskontrolle des Quadcopters.
Rollbewegung
Tumbling -Bewegung besteht darin, die vorderen und hinteren Rotorgeschwindigkeiten des Quadcopters unverändert zu halten und die Rotorgeschwindigkeiten der linken und rechten Enden zu ändern, um einen bestimmten Anhebungsunterschied zwischen den linken und rechten Rotoren zu bilden, so dass ein bestimmtes Drehmoment entlang der linken und rechten symmetrischen Achsen des Flugzeugkörpers erzeugt wird, was zu einer winkelischen Beschleunigung führt, was zu einer winkelischen Beschleunigung führt, um eine Kontrolle zu erreichen. Wie in Abbildung 2.3 gezeigt, führt das Erhöhen der Drehzahl von Rotor 1 und die Verringerung der Drehzahl von Rotor 3 dazu, dass das Flugzeug nach rechts neigt. Im Gegenteil, die Reduzierung des Rotors 4 und des Erhöhung des Rotors 2 führt dazu, dass das Flugzeug nach links kippt.
Pitchbewegung
Die Tonhöhenbewegung eines Quadcopters ähnelt der Rolling -Bewegung. Es wird gesteuert, indem die vorderen und hinteren Rotorgeschwindigkeiten geändert werden, um einen Anhebungsunterschied zwischen den vorderen und hinteren Rotoren zu bilden, während die Rotorgeschwindigkeiten am linken und rechten Ende des Rumpfes unverändert gehalten werden, wodurch ein bestimmtes Drehmoment der vorderen und hinteren Symmetrieachsen des Rumpfes ein bestimmtes Drehmoment bildet, wodurch die Ankelange in der Winkelrichtung verursacht wird. Wie in Abbildung 2.4 gezeigt, neigt sich das Flugzeug nach vorne nach vorne. Andernfalls neigen sich das Flugzeug nach hinten.
Gierbewegung
Die Gierbewegung des Quadrotors wird durch Steuern der Drehzahl der vier Rotoren gleichzeitig gesteuert. Wenn die Drehzahl der vorderen und hinteren Enden oder der linken und rechten Enden gleich gehalten wird, gibt es keine Tonhöhe oder Rollenbewegung. Und wenn die beiden Rotoren in jeder Gruppe aufgrund der unterschiedlichen Rotationsrichtungen der beiden Rotorengruppen unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten aufweisen, führt dies zu einem Ungleichgewicht der Antitorque-Kraft, und zu diesem Zeitpunkt wird eine Reaktionskraft um die zentrale Achse des Rumpfes erzeugt und eine Winkelbeschleunigung verursacht. Wie in Abbildung 2.3 gezeigt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der vorderen und hinteren Endrotoren gleich ist und größer als die Drehgeschwindigkeit der Rotoren des linken und rechten Endes, dreht sich erstere im Uhrzeigersinn und die letztere in der entgegengesetzten Richtung dreht, ist die gesamte Anti-Torque-Torque in der Gegenkocker Richtung, und die Reaktionskraft wirkt in der zentralen Achse der Fuselage in der Gegenkocker Richtung, was gegen Gegenkarten in der Gegenkarteibewegung ist, verursachen gegen Gegenkarten in der Gegenkarten, die gegen Gegenkarten in der Gegenkarteiung in der Gegenkarteigerichtsantrieb ist, verursachen Gegenkarten in der Gegenkarten, die gegen Gegenkörper yaw ist. Andernfalls verursacht es die Bewegung des Flugzeugs im Uhrzeigersinn.
Zusammenfassend wird die Steuerung jedes Flugzustands des Quadcopters erreicht, indem die Rotationsgeschwindigkeit der vier symmetrischen Rotoren gesteuert wird, um entsprechende unterschiedliche Bewegungskombinationen zu bilden. Während des Fluges gibt es jedoch sechs Freiheitsgrade, daher ist es ein typisches, unterwirkendes, stark gekoppeltes nichtlineares System. Beispielsweise führt die Drehzahl von Rotor 1 dazu, dass die Drohne nach links rollt, und das Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn ist größer als das Drehmoment des Uhrzeigersinns, wodurch die Drohne weiter nach links gähnen wird. Darüber hinaus führt das Rollen dazu, dass die Drohne nach links übersetzt wird. Es ist ersichtlich, dass die Haltung und Übersetzung des Quadcopters gekoppelt sind.
