Điều khiển chuyến bay có thể được hiểu là hệ thống CPU của máy bay không người lái, là thành phần cốt lõi của máy bay không người lái. Chức năng chính của nó là gửi các hướng dẫn khác nhau và xử lý dữ liệu được gửi lại bởi từng thành phần. Tương tự như bộ não con người, nó gửi hướng dẫn đến các bộ phận khác nhau của cơ thể, nhận thông tin được gửi lại bởi từng thành phần và đưa ra các hướng dẫn mới sau khi tính toán. Ví dụ, não ra lệnh cho bàn tay lấy một ly nước. Sau khi bàn tay chạm vào tường của cốc, nó rút lại vì nước quá nóng và truyền thông tin này trở lại não. Bộ não sẽ gửi lại các hướng dẫn mới theo tình huống thực tế.
Nguyên tắc chuyến bay và phương pháp điều khiển của máy bay không người lái (lấy một máy bay không người lái Quad-Rotor làm ví dụ), máy bay không người lái Quad-Rotor thường bao gồm một mô-đun phát hiện, mô-đun điều khiển, mô-đun thực thi và mô-đun cung cấp nguồn. Mô -đun phát hiện đo lường tư thế hiện tại; Mô -đun thực thi giải quyết tư thế hiện tại, tối ưu hóa điều khiển và tạo các đại lượng điều khiển tương ứng cho mô -đun thực thi; Mô -đun cung cấp năng lượng cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống.
Chiếc thân máy bay của máy bay không người lái quad quad bao gồm cấu trúc cơ thể cứng có hình chéo đối xứng, và vật liệu chủ yếu được làm bằng sợi carbon với trọng lượng nhẹ và cường độ cao; Một cánh quạt bao gồm hai lưỡi dao được lắp đặt ở mỗi bốn đầu của cấu trúc hình chéo để cung cấp năng lượng bay cho máy bay. Mỗi rôto được lắp đặt trên một cánh quạt động cơ và tốc độ quay của mỗi rôto được điều khiển bằng cách điều khiển trạng thái quay của động cơ để cung cấp thang máy khác nhau để đạt được các tư thế khác nhau; Mỗi động cơ được kết nối với thành phần ổ đĩa động cơ và bộ điều khiển trung tâm và tốc độ được điều chỉnh bởi tín hiệu điều khiển được cung cấp bởi bộ điều khiển trung tâm; Đơn vị đo lường quán tính IMU cung cấp cho đơn vị điều khiển trung tâm dữ liệu giải pháp thái độ và mô -đun phát hiện trên thân máy bay cung cấp cho máy bay không người lái dữ liệu trực tiếp nhất để hiểu tư thế của chính nó, cung cấp sự đảm bảo cho máy bay không người lái Quadcopter để cuối cùng đạt được chuyến bay tự trị trong môi trường phức tạp.
Các cánh quạt trên cùng một đường chéo của thân máy bay Quadcopter hiện được nhóm lại với nhau. Các cánh quạt phía trước và phía sau xoay theo chiều kim đồng hồ, do đó tạo ra một mô -men xoắn theo chiều kim đồng hồ; Trong khi các cánh quạt bên trái và phải xoay theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, do đó tạo ra một mô -men xoắn ngược chiều kim đồng hồ, để các hình xuyến được tạo ra bởi sự xoay của bốn cánh quạt có thể bù cho nhau. Có thể thấy rằng tất cả các thái độ và điều khiển vị trí của QuadCopter đều đạt được bằng cách điều chỉnh tốc độ của bốn động cơ ổ đĩa. Nói chung, trạng thái chuyển động của một tứ phương chủ yếu được chia thành năm trạng thái: di chuột, chuyển động dọc, chuyển động lăn, chuyển động cao độ và chuyển động ngáp.
Lơ lửng
Di chuột là một tính năng quan trọng của Quadcopters. Ở trạng thái lơ lửng, bốn cánh quạt có cùng tốc độ quay và lực nâng kết quả chính xác bằng trọng lực của chúng. Và vì tốc độ rôto bằng nhau, tốc độ quay của đầu trước và phía sau đối diện với tốc độ quay của đầu trái và bên phải, để tổng mô -men xoắn của máy bay bằng không, làm cho máy bay đứng yên trong không khí và đạt được trạng thái lơ lửng.
Chuyển động thẳng đứng
Chuyển động dọc là đơn giản nhất trong năm trạng thái chuyển động. Trong điều kiện tốc độ quay của mỗi Quadcopter bằng nhau, chuyển động thẳng đứng của máy bay có thể đạt được bằng cách tăng hoặc giảm tốc độ quay của mỗi rôto theo cùng một lượng. Khi tốc độ quay của bốn cánh quạt được tăng lên cùng một lúc, tổng lực nâng được tạo ra bởi các cánh quạt vượt quá trọng lực của Quadcopter, nghĩa là, Quadcopter sẽ tăng theo chiều dọc; Ngược lại, khi tốc độ rôto giảm cùng một lúc, tổng lực nâng được tạo ra bởi mỗi rôto nhỏ hơn trọng lực của chính nó, nghĩa là, Quadcopter sẽ xuống theo chiều dọc, do đó nhận ra điều khiển nâng thẳng đứng của Quadcopter.
Chuyển động lăn
Chuyển động lộn xộn là giữ cho tốc độ cánh quạt phía trước và phía sau của tứ giác không thay đổi, và thay đổi tốc độ rôto của đầu trái và bên phải để tạo thành một sự khác biệt nâng nhất định giữa các cánh quạt bên trái và bên phải, để một mô -men xoắn nhất định được tạo ra dọc theo các trục đối xứng bên trái và bên phải của cơ thể máy bay, dẫn đến sự tăng tốc theo hướng. Như được hiển thị trong Hình 2.3, việc tăng tốc độ của rôto 1 và giảm tốc độ của rôto 3 sẽ khiến máy bay nghiêng sang phải; Ngược lại, giảm rôto 4 và tăng rôto 2 sẽ khiến máy bay nghiêng sang trái.
Chuyển động sân
Chuyển động cao độ của một tứ giác tương tự như chuyển động lăn. Nó được điều khiển bằng cách thay đổi tốc độ cánh quạt phía trước và phía sau để tạo thành chênh lệch thang máy giữa các cánh quạt phía trước và phía sau trong khi giữ tốc độ rôto ở phía bên trái và bên phải của thân máy bay không thay đổi, do đó tạo thành một mô -men xoắn nhất định ở các trục đối xứng phía trước và phía sau của thân máy bay, gây ra gia tốc góc. Như được hiển thị trong Hình 2.4, nếu tốc độ của rôto 3 được tăng lên và tốc độ của rôto 1 bị giảm, máy bay sẽ nghiêng về phía trước; Nếu không, máy bay sẽ nghiêng về phía sau.
Chuyển động ngáp
Chuyển động ngáp của tứ giác được điều khiển bằng cách điều khiển tốc độ quay của bốn cánh quạt theo cặp cùng một lúc. Khi tốc độ xoay của đầu trước và phía sau hoặc đầu trái và bên phải được giữ nguyên, sẽ không có chuyển động cao hoặc cuộn; Và khi hai cánh quạt trong mỗi nhóm có tốc độ quay khác nhau từ nhóm khác, do các hướng quay khác nhau của hai nhóm cánh quạt, nó sẽ dẫn đến sự mất cân bằng lực chống mô-men xoắn, và tại thời điểm này, một lực phản ứng sẽ được tạo ra xung quanh trục trung tâm của thân máy bay, gây ra gia tốc góc. Như được hiển thị trong Hình 2.3, khi tốc độ quay của các cánh quạt phía trước và phía sau bằng nhau và lớn hơn tốc độ quay của các cánh quạt bên trái và bên phải, bởi vì cái trước quay theo hướng theo chiều kim đồng hồ và hướng sau quay theo hướng ngược chiều, và lực phản ứng theo chiều ngang của Nếu không, nó sẽ gây ra chuyển động ngáp theo chiều kim đồng hồ của máy bay.
Tóm lại, việc điều khiển từng trạng thái bay của Quadcopter đạt được bằng cách kiểm soát tốc độ quay của bốn cánh quạt đối xứng để hình thành các kết hợp chuyển động khác nhau tương ứng. Tuy nhiên, có sáu bậc đầu ra tự do trong suốt chuyến bay, do đó, nó là một hệ thống phi tuyến được thực hiện dưới mức, được kết hợp mạnh mẽ. Ví dụ, tốc độ quay của rôto 1 sẽ khiến máy bay không người lái lăn sang trái và mô -men xoắn ngược chiều kim đồng hồ sẽ lớn hơn mô -men xoắn theo chiều kim đồng hồ, điều này sẽ khiến máy bay không người lái ngáp sang trái. Ngoài ra, lăn sẽ khiến máy bay không người lái dịch sang trái. Có thể thấy rằng thái độ và bản dịch của Quadcopter được kết hợp.
