Kontrol penerbangan dapat dipahami sebagai sistem CPU drone, yang merupakan komponen inti dari drone. Fungsi utamanya adalah mengirim berbagai instruksi dan memproses data yang dikirim kembali oleh masing -masing komponen. Mirip dengan otak manusia, ia mengirimkan instruksi ke berbagai bagian tubuh, menerima informasi yang dikirim kembali oleh masing -masing komponen, dan mengeluarkan instruksi baru setelah perhitungan. Misalnya, otak memerintahkan tangan untuk mengambil segelas air. Setelah tangan menyentuh dinding cangkir, ia menarik kembali karena airnya terlalu panas, dan mengirimkan informasi ini kembali ke otak. Otak akan mengirimkan kembali instruksi baru sesuai dengan situasi aktual.
Prinsip penerbangan dan metode kontrol drone (mengambil drone quad-rotor sebagai contoh), drone quad-rotor umumnya terdiri dari modul deteksi, modul kontrol, modul eksekusi dan modul catu daya. Modul deteksi mengukur postur saat ini; Modul eksekusi memecahkan postur saat ini, mengoptimalkan kontrol, dan menghasilkan jumlah kontrol yang sesuai untuk modul eksekusi; Modul catu daya memasok daya ke seluruh sistem.
Badan pesawat quadcopter terdiri dari struktur tubuh kaku yang berbentuk simetris simetris, dan bahannya sebagian besar terbuat dari serat karbon dengan bobot ringan dan kekuatan tinggi; Rotor yang terdiri dari dua bilah dipasang di masing-masing dari empat ujung struktur berbentuk silang untuk memberikan daya penerbangan untuk pesawat. Setiap rotor dipasang pada rotor motor, dan kecepatan rotasi masing -masing rotor dikendalikan dengan mengendalikan status rotasi motor untuk memberikan pengangkatan yang berbeda untuk mencapai berbagai postur; Setiap motor terhubung ke komponen penggerak motor dan unit kontrol pusat, dan kecepatan disesuaikan dengan sinyal kontrol yang disediakan oleh unit kontrol pusat; Unit pengukuran inersia IMU memberikan unit kontrol pusat data solusi sikap, dan modul deteksi pada badan pesawat memberikan drone data yang paling langsung untuk memahami posturnya sendiri, yang memberikan jaminan bagi drone quadcopter untuk akhirnya mencapai penerbangan otonom di lingkungan yang kompleks.
Rotor pada garis diagonal yang sama dari badan quadcopter sekarang dikelompokkan bersama. Rotor depan dan belakang berputar ke arah searah jarum jam, sehingga menghasilkan torsi searah jarum jam; Sementara rotor kiri dan kanan berputar ke arah berlawanan arah jarum jam, dengan demikian menghasilkan torsi berlawanan arah jarum jam, sehingga torsi yang dihasilkan oleh rotasi keempat rotor dapat saling mengimbangi. Dapat dilihat bahwa semua kontrol sikap dan posisi quadcopter dicapai dengan menyesuaikan kecepatan empat motor drive. Secara umum, keadaan gerak dari quadcopter terutama dibagi menjadi lima negara: melayang, gerakan vertikal, gerakan bergulir, gerakan pitch dan gerakan yaw.
Melayang
Melayang adalah fitur signifikan dari quadcopters. Dalam keadaan melayang, keempat rotor memiliki kecepatan rotasi yang sama, dan gaya pengangkatan yang dihasilkan persis sama dengan gravitasi mereka sendiri, yaitu. Dan karena kecepatan rotornya sama, kecepatan rotasi ujung depan dan belakang berlawanan dengan kecepatan rotasi ujung kiri dan kanan, sehingga torsi total pesawat adalah nol, membuat pesawat diam di udara dan mencapai keadaan melayang.
Gerakan vertikal
Gerakan vertikal adalah yang paling sederhana dari lima keadaan gerak. Di bawah kondisi bahwa kecepatan rotasi setiap quadcopter sama, gerakan vertikal pesawat dapat dicapai dengan meningkatkan atau mengurangi kecepatan rotasi masing -masing rotor dengan jumlah yang sama. Ketika kecepatan rotasi dari keempat rotor meningkat pada saat yang sama, total pengangkatan yang dihasilkan oleh rotor melebihi gravitasi quadcopter, yaitu, quadcopter akan naik secara vertikal; Sebaliknya, ketika kecepatan rotor berkurang pada saat yang sama, total lift yang dihasilkan oleh masing -masing rotor kurang dari gravitasinya sendiri, yaitu, quadcopter akan turun secara vertikal, sehingga mewujudkan kontrol lift vertikal quadcopter.
Gerakan bergulir
Gerakan jatuh adalah menjaga kecepatan rotor depan dan belakang dari quadcopter tidak berubah, dan mengubah kecepatan rotor dari ujung kiri dan kanan untuk membentuk perbedaan angkat tertentu antara rotor kiri dan kanan, sehingga torsi tertentu dihasilkan di sepanjang sumbu simetris kiri dan kanan dari badan pesawat, menghasilkan akselerasi lisan dalam arah untuk mencapai kontrol. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3, meningkatkan kecepatan rotor 1 dan mengurangi kecepatan rotor 3 akan menyebabkan pesawat miring ke kanan; Sebaliknya, mengurangi rotor 4 dan meningkatkan rotor 2 akan menyebabkan pesawat miring ke kiri.
Gerakan pitch
Gerakan pitch quadcopter mirip dengan gerakan bergulir. Ini dikendalikan dengan mengubah kecepatan rotor depan dan belakang untuk membentuk perbedaan pengangkatan antara rotor depan dan belakang sambil menjaga kecepatan rotor di ujung kiri dan kanan badan pesawat yang tidak berubah, sehingga membentuk torsi tertentu pada sumbu simetri depan dan belakang dari badan pesawat, akselerasi sudut pada arah sudut. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4, jika kecepatan rotor 3 meningkat dan kecepatan rotor 1 berkurang, pesawat akan miring ke depan; Kalau tidak, pesawat akan miring ke belakang.
Gerakan yaw
Gerakan yaw dari quadrotor dikendalikan dengan mengendalikan kecepatan rotasi keempat rotor pada pasangan pada saat yang sama. Ketika kecepatan rotasi ujung depan dan belakang atau ujung kiri dan kanan tetap sama, tidak akan ada gerakan pitch atau roll; Dan ketika dua rotor di masing-masing kelompok memiliki kecepatan rotasi yang berbeda dari kelompok lain, karena arah rotasi yang berbeda dari dua kelompok rotor, itu akan menyebabkan ketidakseimbangan gaya anti-torsi, dan pada saat ini, gaya reaksi akan dihasilkan di sekitar poros tengah badan pesawat, menyebabkan percepatan sudut. As shown in Figure 2.3, when the rotation speed of the front and rear end rotors is equal and greater than the rotation speed of the left and right end rotors, because the former rotates in the clockwise direction and the latter rotates in the opposite direction, the total anti-torque is in the counterclockwise direction, and the reaction force acts on the central axis of the fuselage in the counterclockwise direction, causing counterclockwise yaw motion; Kalau tidak, itu akan menyebabkan gerakan yaw searah jarum jam dari pesawat.
Singkatnya, kontrol setiap keadaan penerbangan quadcopter dicapai dengan mengendalikan kecepatan rotasi dari empat rotor simetris untuk membentuk kombinasi gerak yang berbeda. Namun, ada enam derajat output kebebasan selama penerbangan, jadi ini adalah sistem nonlinier yang kurang akurat dan kuat. Misalnya, kecepatan rotasi rotor 1 akan menyebabkan drone berguling ke kiri, dan torsi berlawanan arah jarum jam akan lebih besar dari torsi searah jarum jam, yang selanjutnya akan menyebabkan drone menjadi yaw ke kiri. Selain itu, bergulir akan menyebabkan drone diterjemahkan ke kiri. Dapat dilihat bahwa sikap dan terjemahan quadcopter digabungkan.
