Flygkontrollen kan förstås som CPU -systemet för drönaren, som är kärnkomponenten i drönaren. Dess huvudfunktion är att skicka olika instruktioner och bearbeta data som skickas tillbaka av varje komponent. I likhet med den mänskliga hjärnan skickar den instruktioner till olika delar av kroppen, tar emot information som skickas tillbaka av varje komponent och utfärdar nya instruktioner efter beräkningen. Till exempel befaller hjärnan handen för att ta ett glas vatten. Efter att handen berör koppens vägg drar den tillbaka eftersom vattnet är för varmt och överför denna information tillbaka till hjärnan. Hjärnan kommer att återge nya instruktioner enligt den faktiska situationen.
Flygprincipen och kontrollmetoden för dronen (med en fyrhjulingsdron som ett exempel), är fyrhjuling-drone vanligtvis sammansatt av en detekteringsmodul, en kontrollmodul, en exekveringsmodul och en strömförsörjningsmodul. Detekteringsmodulen mäter den aktuella hållningen; Exekveringsmodulen löser den aktuella hållningen, optimerar kontrollen och genererar motsvarande kontrollmängder för exekveringsmodulen; Strömförsörjningsmodulen levererar ström till hela systemet.
Kroppen på quadcopter-dronen består av en symmetrisk tvärformad styv kroppsstruktur, och materialet är mestadels tillverkat av kolfiber med lätt vikt och hög styrka; En rotor som består av två blad är installerade vid var och en av de fyra ändarna av den tvärformade strukturen för att ge flygkraften för flygplanet. Varje rotor är installerad på en motorrotor, och rotationshastigheten för varje rotor styrs genom att styra motorns rotationstillstånd för att ge olika lyft för att uppnå olika ställningar; Varje motor är ansluten till motordrivkomponenten och den centrala styrenheten, och hastigheten justeras av styrsignalen som tillhandahålls av den centrala styrenheten; IMU -tröghetsmätningsenheten ger den centrala styrenheten attitydlösningsdata, och detekteringsmodulen på flygkroppen ger drönaren de mest direkta uppgifterna för att förstå sin egen hållning, som ger en garanti för att quadcopter drönare äntligen uppnår autonoma flygning i komplexa miljöer.
Rotorerna på samma diagonala linje i quadcopter -flygkroppen grupperas nu. De främre och bakre rotorerna roterar medurs och genererar därmed ett medurs vridmoment; Medan vänster- och högra rotorerna roterar i en moturs riktning, kan därmed generera ett moturs vridmoment, så att vridmomenten som genereras genom rotationen av de fyra rotorerna kan kompensera varandra. Det kan ses att all attityd och positionskontroll av quadcopter uppnås genom att justera hastigheten på de fyra drivmotorerna. Generellt sett är rörelsetillståndet för en quadcopter huvudsakligen uppdelad i fem tillstånd: svävande, vertikal rörelse, rullande rörelse, tonhöjd och gaw -rörelse.
Svävande
Hovering är en betydande egenskap hos quadcopters. I svävande tillstånd har de fyra rotorerna samma rotationshastighet, och den resulterande lyftkraften är exakt lika med deras egen tyngdkraft, det vill säga. Och eftersom rotorhastigheterna är lika, är rotationshastigheterna i fram- och bakändarna motsatta av rotationshastigheterna i vänster och höger ändar, så att flygplanets totala vridmoment är noll, vilket gör flygplanet stationärt i luften och uppnår ett svävande tillstånd.
Vertikal rörelse
Vertikal rörelse är den enklaste av de fem rörelsestillstånden. Under förutsättning att rotationshastigheten för varje quadcopter är lika kan flygplanets vertikala rörelse uppnås genom att öka eller minska rotationshastigheten för varje rotor med samma mängd. När rotationshastigheten för de fyra rotorerna ökas samtidigt, överskrider den totala lyft som genereras av rotorerna tyngdkraften på quadcopter, det vill säga quadcopter kommer att stiga vertikalt; Omvänt, när rotorhastigheten reduceras samtidigt, är den totala lyft som genereras av varje rotor mindre än sin egen tyngdkraft, det vill säga quadcopter kommer att sjunka vertikalt och därmed inse den vertikala lyftkontrollen av quadcopter.
Rullande rörelse
Tumlande rörelse är att hålla de främre och bakre rotorhastigheterna på quadcopter oförändrade och ändra rotorhastigheterna på vänster och höger ändar för att bilda en viss lyftskillnad mellan vänster och höger rotor, så att ett visst vridmoment genereras längs vänster och höger symmetriska axlar för flygplanet, vilket resulterar i vinkelacceleration i riktningen för att uppnå kontroll. Såsom visas i figur 2.3 kommer att öka hastigheten på rotorn 1 och att minska hastigheten på rotorn 3 få flygplanet att luta till höger; Tvärtom, att minska rotorn 4 och öka rotorn 2 kommer att få flygplanet att luta till vänster.
Tonhöjd
Pitch -rörelsen hos en quadcopter liknar rullande rörelse. Det styrs genom att ändra de främre och bakre rotorhastigheterna för att bilda en lyftskillnad mellan de främre och bakre rotorerna samtidigt som rotorhastigheterna hålls i vänster och höger ändar på flygkroppen oförändrad, och därmed bildar ett visst vridmoment på fram- och baksymmetri -axlarna på flygkroppen, vilket orsakar en vinkel acceleration i den alkulära riktningen. Som visas i figur 2.4, om hastigheten på rotorn 3 ökas och hastigheten på rotorn 1 reduceras, kommer flygplanet att luta framåt; Annars kommer flygplanet att luta bakåt.
Getrörelse
Kvadrotorns yaw -rörelse styrs genom att kontrollera rotationshastigheten för de fyra rotorerna i par samtidigt. När rotationshastigheten för fram- och bakändarna eller de vänstra och höger ändarna hålls densamma kommer det inte att finnas någon tonhöjd eller rullrörelse; Och när de två rotorerna i varje grupp har olika rotationshastigheter från den andra gruppen, på grund av de olika rotationsriktningarna för de två rotorgrupperna, kommer det att leda till en obalans av anti-vridkraften, och för närvarande kommer en reaktionskraft att genereras runt den centrala axeln för fuselaget, vilket orsakar en vinkelacceleration. Såsom visas i figur 2.3, när rotationshastigheten för fram- och bakre ändrotorerna är lika och större än rotationshastigheten för vänster och höger ändrotorer, eftersom den förra roterar i medurs riktning och den senare roterar i motsatt riktning, den totala anti-Torque är i motklovets riktning, och reaktionskraften verkar på den centrala axeln i Faselagen i frisvinns riktning, orsakar moturs rörelse; Annars kommer det att orsaka medsols gaw -rörelse av flygplanet.
Sammanfattningsvis uppnås kontrollen av varje flygtillstånd i quadcopter genom att kontrollera rotationshastigheten för de fyra symmetriska rotorerna för att bilda motsvarande olika rörelsekombinationer. Det finns emellertid sex grader av frihetsproduktion under flygningen, så det är ett typiskt underaktiverat, starkt kopplat olinjärt system. Till exempel kommer rotorns rotationshastighet 1 att få drönaren att rulla till vänster, och moturs vridmomentet kommer att vara större än medurs vridmomentet, vilket kommer att ytterligare få drönan att gaja till vänster. Dessutom kommer rullning att drönaren översätter till vänster. Det kan ses att inställningen och översättningen av quadcopter är kopplade.
