비행 제어는 드론의 핵심 구성 요소 인 드론의 CPU 시스템으로 이해 될 수 있습니다. 주요 기능은 다양한 지침을 보내고 각 구성 요소가 다시 보낸 데이터를 처리하는 것입니다. 인간의 뇌와 마찬가지로 신체의 여러 부분에 지침을 보내고 각 구성 요소가 다시 전송 된 정보를 수신하며 계산 후 새로운 지침을 발행합니다. 예를 들어, 뇌는 손에게 물 한 잔을 가져 오도록 명령합니다. 손이 컵의 벽에 닿은 후에는 물이 너무 뜨거워서이 정보를 뇌로 다시 전달합니다. 뇌는 실제 상황에 따라 새로운 지침을 재생합니다.
드론의 비행 원리 및 제어 방법 (예제로 쿼드 로터 드론을 취함)에서 쿼드 로터 드론은 일반적으로 감지 모듈, 제어 모듈, 실행 모듈 및 전원 공급 장치 모듈로 구성됩니다. 탐지 모듈은 현재 자세를 측정합니다. 실행 모듈은 현재 자세를 해결하고 제어를 최적화하며 실행 모듈에 해당하는 제어량을 생성합니다. 전원 공급 장치 모듈은 전체 시스템에 전원을 공급합니다.
Quadcopter 드론의 동체는 대칭 교차 형성 강체 구조로 구성되며, 재료는 주로 가벼운 무게와 높은 강도를 갖는 탄소 섬유로 만들어집니다. 2 개의 블레이드로 구성된 로터는 크로스 모양 구조의 4 개의 끝에 각각의 비행 전력을 제공하기 위해 설치됩니다. 각 로터는 모터 로터에 설치되며, 각 로터의 회전 속도는 모터의 회전 상태를 제어하여 다양한 자세를 달성하기 위해 다른 리프트를 제공함으로써 제어됩니다. 각 모터는 모터 구동 성분 및 중앙 제어 장치에 연결되며 속도는 중앙 제어 장치에 의해 제공되는 제어 신호에 의해 조정됩니다. IMU 관성 측정 장치는 중앙 제어 장치에 태도 솔루션 데이터를 제공하며 동체의 탐지 모듈은 드론에 자체 자세를 이해하는 가장 직접적인 데이터를 제공하여 쿼드 콥터 드론이 복잡한 환경에서 자율적 인 비행을 달성 할 수 있도록 보장합니다.
쿼드 콥터 동체의 동일한 대각선 라인의 로터는 이제 함께 그룹화됩니다. 전면 및 후면 로터는 시계 방향으로 회전하여 시계 방향 토크를 생성합니다. 왼쪽과 오른쪽 로터가 반 시계 방향으로 회전하면 반 시계 방향으로 토크를 생성하여 4 개의 로터의 회전에 의해 생성 된 토크가 서로 상쇄 될 수 있습니다. 4 개의 드라이브 모터의 속도를 조정하여 쿼드 콥터의 모든 태도와 위치 제어가 달성된다는 것을 알 수 있습니다. 일반적으로, 쿼드 콥터의 움직임 상태는 주로 호버링, 수직 운동, 롤링 모션, 피치 모션 및 요 운동의 5 개 상태로 나뉩니다.
호버링
호버링은 쿼드 콥터의 중요한 특징입니다. 호버링 상태에서, 4 개의 로터는 동일한 회전 속도를 가지며, 결과 리프팅 력은 자신의 중력과 정확히 동일합니다. 그리고 로터 속도가 같기 때문에 전면 및 후면의 회전 속도는 왼쪽과 오른쪽 끝의 회전 속도와 반대되므로 항공기의 총 토크가 0이므로 항공기가 공기 중에 고정되어 있고 호버링 상태를 달성합니다.
수직 운동
수직 운동은 5 개의 모션 상태 중 가장 간단합니다. 각 쿼드 콥터의 회전 속도가 동일하다는 조건 하에서, 각 로터의 회전 속도를 동일한 양으로 증가 시키거나 감소시켜 항공기의 수직 움직임을 달성 할 수 있습니다. 4 개의 로터의 회전 속도가 동시에 증가하면 로터에 의해 생성 된 총 리프트는 쿼드 콥터의 중력, 즉 쿼드 콥터가 수직으로 상승합니다. 반대로, 로터 속도가 동시에 감소되면, 각 로터에 의해 생성 된 총 리프트는 자체 중력보다 작습니다. 즉, 쿼드 콥터는 수직으로 내려 가서 쿼드 콥터의 수직 리프트 제어를 실현합니다.
롤링 동작
텀블링 움직임은 쿼드 콥터의 전면 및 후면 로터 속도를 변경하지 않고 왼쪽과 오른쪽 끝의 로터 속도를 변경하여 왼쪽과 오른쪽 로터 사이의 특정 리프트 차이를 형성하여 항공기의 왼쪽 및 오른쪽 대칭 축을 따라 특정 토크가 생성되어 방향으로 각속도를 만듭니다. 그림 2.3에 표시된 것처럼 로터 1의 속도를 높이고 로터 3의 속도를 줄이면 항공기가 오른쪽으로 기울어집니다. 반대로, 로터 4를 줄이고 로터 2를 증가 시키면 항공기가 왼쪽으로 기울어집니다.
피치 모션
쿼드 콥터의 피치 동작은 롤링 동작과 유사합니다. 전면 및 후면 로터 속도를 변경하여 전면 및 후면 로터 사이의 리프트 차이를 형성하는 동시에 동체의 왼쪽 및 오른쪽 끝에서 로터 속도를 변경하지 않으므로 동체의 전면 및 후면 대칭 축에 특정 토크를 형성하여 각도 방향으로 각도 가속도를 유발합니다. 도 2.4에 도시 된 바와 같이, 로터 3의 속도가 증가하고 로터 1의 속도가 감소되면 항공기는 전진한다. 그렇지 않으면 항공기가 뒤로 기울어집니다.
요 운동
사분면의 요 운동은 동시에 4 개의 로터의 회전 속도를 제어하여 제어됩니다. 전면 및 후면 끝 또는 왼쪽 및 오른쪽 끝의 회전 속도가 동일하게 유지되면 피치 또는 롤 모션이 없습니다. 그리고 각 그룹의 두 로터가 두 그룹의 로터 그룹의 회전 방향으로 인해 다른 그룹과 다른 회전 속도를 가질 때, 이는 반 토크 힘의 불균형으로 이어질 것이며,이 시점에서 반응력이 동체의 중심 축 주위에 생성되어 각속도가 발생합니다. 그림 2.3에서 볼 수 있듯이, 전면 및 후면 로터의 회전 속도가 왼쪽 및 오른쪽 끝 로터의 회전 속도와 동일 할 때, 전자는 시계 방향으로 회전하고 후자는 반대 방향으로 회전하기 때문에, 총 반점은 반 시계 방향으로 반대 시계 방향으로, 반응력은 반 시계 방향의 중심 축에서 작용하며, 반 시계 방향으로 반응합니다. 그렇지 않으면 항공기의 시계 방향 요 조 운동을 유발합니다.
요약하면, 쿼드 콥터의 각 비행 상태의 제어는 4 개의 대칭 로터의 회전 속도를 제어하여 상응하는 상이한 모션 조합을 형성함으로써 달성된다. 그러나 비행 중에 6 도의 자유 도출물이 있으므로 전형적인 실행되지 않고 강하게 결합 된 비선형 시스템입니다. 예를 들어, 로터 1의 회전 속도는 드론이 왼쪽으로 굴러 가고 반 시계 반대 방향 토크는 시계 방향 토크보다 커져서 드론이 왼쪽으로 yaw로 만듭니다. 또한 롤링으로 인해 드론이 왼쪽으로 번역됩니다. 쿼드 콥터의 태도와 번역이 결합되어 있음을 알 수 있습니다.
