Il controllo del volo può essere inteso come il sistema CPU del drone, che è il componente principale del drone. La sua funzione principale è quella di inviare varie istruzioni ed elaborare i dati inviati da ciascun componente. Simile al cervello umano, invia istruzioni a varie parti del corpo, riceve informazioni inviate da ciascun componente e emette nuove istruzioni dopo il calcolo. Ad esempio, il cervello comanda la mano per prendere un bicchiere d'acqua. Dopo che la mano tocca il muro della tazza, si ritrae perché l'acqua è troppo calda e trasmette queste informazioni al cervello. Il cervello nuovamente nuovamente le istruzioni in base alla situazione reale.
Il principio di volo e il metodo di controllo del drone (prendendo un drone quad-rotore come esempio), il drone quad-rotore è generalmente composto da un modulo di rilevamento, un modulo di controllo, un modulo di esecuzione e un modulo di alimentazione. Il modulo di rilevamento misura la postura corrente; Il modulo di esecuzione risolve la postura corrente, ottimizza il controllo e genera quantità di controllo corrispondenti per il modulo di esecuzione; Il modulo di alimentazione fornisce energia all'intero sistema.
La fusoliera del drone del quadricottero è composta da una struttura del corpo rigida a forma di croce simmetrica e il materiale è principalmente realizzato in fibra di carbonio con peso leggero e alta resistenza; Un rotore composto da due lame è installato su ciascuna delle quattro estremità della struttura a forma di croce per fornire energia di volo per l'aeromobile. Ogni rotore è installato su un rotore del motore e la velocità di rotazione di ciascun rotore è controllata controllando lo stato di rotazione del motore per fornire un sollevamento diverso per ottenere varie posture; Ogni motore è collegato al componente dell'unità del motore e all'unità di controllo centrale e la velocità viene regolata dal segnale di controllo fornito dall'unità di controllo centrale; L'unità di misurazione inerziale IMU fornisce all'unità di controllo centrale i dati sulla soluzione di atteggiamento e il modulo di rilevamento sulla fusoliera fornisce al drone i dati più diretti per comprendere la propria postura, che fornisce una garanzia per il drone quadricottero per raggiungere finalmente il volo autonomo in ambienti complessi.
I rotori sulla stessa linea diagonale della fusoliera del quadricottero sono ora raggruppati insieme. I rotori anteriori e posteriori ruotano in senso orario, generando così una coppia in senso orario; Mentre i rotori sinistra e destra ruotano in senso antiorario, generando così una coppia in senso antiorario, in modo che le coppie generate dalla rotazione dei quattro rotori possano compensarsi. Si può vedere che tutto l'atteggiamento e il controllo di posizione del quadrumo In generale, lo stato di movimento di un quadricottero è principalmente diviso in cinque stati: hovering, movimento verticale, movimento di rotolamento, movimento del pitch e movimento di imbardata.
In bilico
Il mouse è una caratteristica significativa dei quadricotteri. Nello stato di bandiera, i quattro rotori hanno la stessa velocità di rotazione e la forza di sollevamento risultante è esattamente uguale alla propria gravità, cioè. E poiché le velocità del rotore sono uguali, le velocità di rotazione delle estremità anteriori e posteriori sono opposte alle velocità di rotazione delle estremità sinistro e destro, in modo che la coppia totale dell'aeromobile sia zero, rendendo l'aeromobile stazionario in aria e raggiungendo uno stato di bandiera.
Movimento verticale
Il movimento verticale è il più semplice dei cinque stati di movimento. Nella condizione che la velocità di rotazione di ciascun quadricottero sia uguale, il movimento verticale dell'aeromobile può essere ottenuto aumentando o diminuendo la velocità di rotazione di ciascun rotore della stessa quantità. Quando la velocità di rotazione dei quattro rotori viene aumentata contemporaneamente, l'ascensore totale generato dai rotori supera la gravità del quadrumo Al contrario, quando la velocità del rotore viene ridotta contemporaneamente, l'ascensore totale generato da ciascun rotore è inferiore alla propria gravità, cioè il quadricottero scenderà in verticale, realizzando così il controllo verticale dell'ascensore del quadricottero.
Movimento di rotolamento
Il movimento del tumbling è quello di mantenere invariate le velocità del rotore anteriore e posteriore del quadricottero e modificare le velocità del rotore delle estremità sinistro e destra per formare una certa differenza di sollevamento tra i rotori sinistra e destra, in modo che una certa coppia sia generata lungo gli assi simmetrici sinistra e destra del corpo dell'aeromobile, risultando in un'angolare dell'accelerazione nella direzione per ottenere il controllo. Come mostrato nella Figura 2.3, aumentare la velocità del rotore 1 e ridurre la velocità del rotore 3 farà inclinare l'aeromobile a destra; Al contrario, la riduzione del rotore 4 e l'aumento del rotore 2 farà inclinare l'aereo a sinistra.
Movimento del tono
Il movimento del pitch di un quadricottero è simile al movimento di rotolamento. È controllato modificando le velocità del rotore anteriore e posteriore per formare una differenza di sollevamento tra i rotori anteriori e posteriori mantenendo le velocità del rotore alle estremità sinistro e destro della fusoliera invariata, formando così una certa coppia sulle assi di simmetria anteriore e posteriore della fusoliera, causando l'accelerazione angolare nella direzione angolare. Come mostrato nella Figura 2.4, se la velocità del rotore 3 è aumentata e la velocità del rotore 1 viene ridotta, l'aereo si inclinerà in avanti; Altrimenti, l'aereo si inclinerà all'indietro.
Movimento di imbardata
Il movimento di imbardata del quadrotore è controllato controllando contemporaneamente la velocità di rotazione dei quattro rotori in coppia. Quando la velocità di rotazione delle estremità anteriori e posteriori o delle estremità sinistra e destra viene mantenuta la stessa, non ci sarà movimento di lancio o rotolo; E quando i due rotori in ciascun gruppo hanno velocità di rotazione diverse dall'altro gruppo, a causa delle diverse direzioni di rotazione dei due gruppi di rotori, porterà a uno squilibrio della forza anti-torque e, in questo momento, verrà generata una forza di reazione attorno all'asse centrale della fusoliera, causando l'accelerazione angolare. Come mostrato nella Figura 2.3, quando la velocità di rotazione dei rotori dell'estremità anteriore e posteriore è uguale e maggiore della velocità di rotazione dei rotori sinistra e dell'estremità destra, poiché il primo ruota nella direzione in senso orario e il secondo ruota nella direzione opposta, la mozione anti-usatura è in senso antiorario; Altrimenti, causerà un movimento di imbardata in senso orario dell'aeromobile.
In sintesi, il controllo di ciascuno stato di volo del quadruttico si ottiene controllando la velocità di rotazione dei quattro rotori simmetrici per formare corrispondenti combinazioni di movimento diverse. Tuttavia, ci sono sei gradi di produzione di libertà durante il volo, quindi è un tipico sistema non lineare sotto-attuato e fortemente accoppiato. Ad esempio, la velocità di rotazione del rotore 1 farà rotolare il drone a sinistra e la coppia in senso antiorario sarà maggiore della coppia in senso orario, il che causerà ulteriormente il drone a imbardata a sinistra. Inoltre, il rotolamento farà tradurre il drone a sinistra. Si può vedere che l'atteggiamento e la traduzione del quadricottero sono accoppiati.
