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  • 飞行新手入门

    千次阅读 2018-07-10 18:15:59
    写给四初学者的一封信:我还依稀记得大一下午学期12月份第一次看到四飞行,我就深深喜欢上了,后来的连续几天时间都没心思上课了,满脑子都是四,那个时候就告诉自己大学里要自己做出来一架,快放寒假的时候...

    写给四轴初学者的一封信:

    我还依稀记得大一下午学期12月份第一次看到四轴飞行器,我就深深喜欢上了,后来的连续几天时间都没心思上课了,满脑子都是四轴,那个时候就告诉自己大学里要自己做出来一架,快放寒假的时候我把从食堂做兼职省下来的生活费拿来买了一套可以组装的F450四轴,那个时候还是一头雾水,电路,电池,电调,飞控啥都不懂,所以就闲置了一个寒假。寒假返校我就开始组装,真的是个小白,当时都不知道什么是遥控解锁,由于起飞之前需要进行遥控校准,我弄了半天也不行,于是就找到工学院的会玩四轴的学长帮我调试,他们也没有找到解决方法,当时我从来没有怀疑过是飞控的问题。

    就这样一直拖到大二上学期都没成功飞起来,后来我又用在食堂兼职省下来的生活费买了一套330,飞控换成了APM2.8,这个就高大上了一开始好一阵子也是没飞起来,总是卡在油门校准,我又找到会玩APM的学长帮我,也没有解决,在网上各种搜索方法都没用,后来我也不知怎么的就自己搞定了。那个时候也是我第一次飞自己的飞机。后来也一直朝着学习四轴的方向努力,但是我们院之前没有人研究过这个,那个时候我还都是自己琢磨,没人指导,很累很辛苦,就整天泡图书馆看四轴算法资料之类的东西。

    到了大二下学期五月份的时候,感觉自己积累的差不多了,于是就下定决心开始写代码,当时不舍得买淘宝上500多的开源代码,就自己参考网上公开的代码,那些代码很坑,很多不会的都要去群里问别人,别人也不一定就能回复,这一写就是从五月份写到九月份,才勉强完成,后来从10月份有开始调试PID,也是待在实验室,我还记得当时连续通宵三个晚上,都没调试出来,对于PID的调试方法网上的确有很多讲解。或许是我刚开始接触PID,对于它实在是太过于陌生,和学弟一起调试了大半个学期,都没怎么去上课,结果也不尽人意,好多资料找不到,好多问题也解决不了。

    大三寒假留校几天又在操场和学弟一起调试了好几天,天气很寒冷,冻得我嘴都裂了,最后还是没有调试好。大三开学后就专心复习考研,但是还是不甘心,于是就借了七千块钱买了一台高性能电脑,打算暑假专心调试,争取参加电赛的。指导老师不希望我们调试四轴,1是太烧钱,2是认为我们不可能做出来,事情已经过去一个半月了我还依稀记得当时找老师谈论的情景,老师的连连质疑让我一时语塞。毕竟我们院还没有人玩过这个,老师说的有他的道理,我自己也不能保证就一定能做出来。但我还是争取到了机会,老师同意如果比赛之前能调试出来,就可以让我们参加电赛做四轴。说干就干,和学弟们一起组队,一个半月在实验室每天熬夜,那段时间每天都会心累,是真的心累,碰到各种坑。现在想想都是美好的回忆,因为我们毕竟做出来了,我们一直在努力证明给别人看。最后我再送给大家一句话:“激极尽志,求真品诚。在以后的道路上能激发自己极尽的志向,不断的去追求真知卓见。”

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  • 飞行基础介绍篇

    万次阅读 2016-08-25 13:57:11
    飞行硬件主要包括机架、电机、电调、螺旋桨、主控板、姿态传感器模块(主要包括陀螺仪、加速度计、电子罗盘)、电池、电源板、遥控与接收机、充电以及根据飞行要完成的特定的功能而搭载的其他器件如...

    一、  四轴飞行器硬件结构

    四轴飞行器硬件主要包括机架、电机、电调、螺旋桨、主控板、姿态传感器模块(主要包括陀螺仪、加速度计、电子罗盘)、电池、电源板、遥控器与接收机、充电器以及根据飞行器要完成的特定的功能而搭载的其他器件如摄像头、光流传感器、超声波、气压计、GPS等。

    图1-1 四轴飞行器硬件结构图

    图1-2 四轴飞行器硬件结构图(实物对照图)

     

    二、  四轴飞行器软件结构

    四轴飞行器软件依赖于上位机和下位机。上位机可以在手机端或者PC端,主要起到控制、监测、数据分析等作用。下位机则在飞行器的飞控板上,根据需要完成控制、测量、编队、通信以及控制飞行器执行其他任务。

    上位机主要需要编写地面站,比较常用的编程语言是C、C++、C#、QT、MATLAB、LABVIEW、Delphi等。

    下位机如果需要完成更加复杂的任务的时候需要编写嵌入式操作系统。一般需要编写的基本的程序包括驱动程序、控制程序、通信程序和其他任务执行程序。驱动程序主要是控制板底层的一些驱动程序,也包括驱动电机以及其他外设的驱动程序;控制程序是整个系统的核心程序,主要包括姿态控制、高度控制、导航控制、避障、编队等;通信程序主要包括飞行器与飞行器之间的通信以及飞行器与地面站的通信;其他任务执行程序则根据要实现的具体的功能而异,例如航拍、监测、跟踪、测量等。

     

     

                            图2-1 四轴飞行器软件结构示意图

     

    三、  四轴飞行器基本原理

    根据电机分布的位置,常见的四轴飞行器类型有以下几种:

    1.      四轴“十”模式,四个电机呈十字分布,对头方向是M4电机方向;(M代表电机,箭头代表电机旋转方向)

    图3-1

    2.      四轴“X”模式,四个电机呈X形分布,对头方向是M4和M2的中间点

     

    图3-2

    3.      四轴“Y”模式,M1和M3电机正反安装在同一个中轴上,对头方向是M4和M2的中间点

     

     

    四轴飞行器是在空气中飞行的飞行器。为了获得廉价的动力,它只能利用空气动力,不能像火箭一样飞行。所以四轴飞行器的动力、偏航的动作只能依靠与空气的作用来实现。如图3-4是四轴飞行器的力学简化图(四轴飞行器有两种模式,这里只举其中一种为例)

    图3-4 四轴飞行器简化力学图(http://my.oschina.net/u/1585857/blog/388454

     

    3-4中的F1F2F3F4的大小由桨的转速决定。转速越大力越大,转速越小力越小,这样通过控制四个力的大小变化就可以实现四轴飞行器的前进、后退、转向(偏航)和旋转。

        

                               图3-5 四旋翼飞行器沿各自由度的运动

    http://zhan.renren.com/niuneine?gid=3602888498032410217&checked=true

     

    四旋翼飞行器的电机 1和电机 3逆时针旋转的同时,电机 2和电机 4顺时针旋转,因此当飞行器平衡飞行时,陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。

        在上图3-5中,电机 1和电机 3作逆时针旋转,电机 2和电机 4作顺时针旋转,规定沿 x轴正方向运动称为向前运动,箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高,在下方表示此电机转速下降。

     (1)垂直运动:同时增加四个电机的输出功率,旋翼转速增加使得总的拉力增大,当总拉力足以克服整机的重量时,四旋翼飞行器便离地垂直上升;反之,同时减小四个电机的输出功率,四旋翼飞行器则垂直下降,直至平衡落地,实现了沿 z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时,在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时,飞行器便保持悬停状态。

    (2)俯仰运动:在图3-5(b)中,电机 1的转速上升,电机 3 的转速下降(改变量大小应相等),电机 2、电机 4 的转速保持不变。由于旋翼1 的升力上升,旋翼 3 的升力下降,产生的不平衡力矩使机身绕 y 轴旋转,同理,当电机 1 的转速下降,电机 3的转速上升,机身便绕y轴向另一个方向旋转,实现飞行器的俯仰运动。

    (3)滚转运动:与图3-5 b 的原理相同,在图 c 中,改变电机 2和电机 4的转速,保持电机1和电机 3的转速不变,则可使机身绕 x 轴旋转(正向和反向),实现飞行器的滚转运动。

    (4)偏航运动:旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩,为了克服反扭矩影响,可使四个旋翼中的两个正转,两个反转,且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关,当四个电机转速相同时,四个旋翼产生的反扭矩相互平衡,四旋翼飞行器不发生转动;当四个电机转速不完全相同时,不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图3-5(d)中,当电机 1和电机 3 的转速上升,电机 2 和电机 4 的转速下降时,旋翼 1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩,机身便在富余反扭矩的作用下绕 z轴转动,实现飞行器的偏航运动,转向与电机 1、电机3的转向相反。

    (5)前后运动:要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动,必须在水平面内对飞行器施加一定的力。在图3-5(e)中,增加电机 3转速,使拉力增大,相应减小电机 1转速,使拉力减小,同时保持其它两个电机转速不变,反扭矩仍然要保持平衡。按图3-5(b)的理论,飞行器首先发生一定程度的倾斜,从而使旋翼拉力产生水平分量,因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。(在图3-5(b)图3-5(c)中,飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿 x、y轴的水平运动。)

    (6)倾向运动:在图 f 中,由于结构对称,所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。

    该部分内容转自网络:

    http://zhan.renren.com/niuneine?gid=3602888498032410217&checked=true

     

    四、  四轴飞行器部件介绍与选型

    1.      遥控器

    遥控器主要用来控制飞行器的飞行和调试飞行器。

    首先,了解一下遥控器的几个主要的术语:

    (1)      通道。通道就是遥控器可以遥控的路数,例如控制飞行器上下飞行需要一个通道,控制飞行器左右飞行需要一个通道等。一般,四轴飞行器需要控制上下、左右、前后、旋转,所以至少需要有4个通道的飞行器。

    (2)      日本手,美国手。根据遥控器上油门的位置可以区分为美国手和日本手。油门在左边的是美国手,油门在右边的是日本手。遥控器一般有两个摇杆,上下摇动摇杆,如果摇杆能够回中则是油门摇杆。美国手:左手油门/方向,右手副翼/升降;日本手:右手油门/副翼,左手升降/方向。

    (3)      油门。遥控器通过控制油门,实际上是控制供电电流大小,来调整飞行器的飞行高度和力量。电流越大,飞得越高,力量越大。

    市场上遥控器品牌很多,一般有JR、天地飞、华科尔、Spektrum等。新手推荐天地飞2.4G系列的遥控器(天地飞6A或天地飞7).

    2.      飞控之开源飞控

    开源飞控即开放源码的飞控。使用者可以在飞控上二次开发,实现特定的功能。

    网上有很多的开源飞控。国内外的开源飞控有:

    (1)KK飞控。法国的开源项目。优点:调试简单,价格便宜。缺点:功能简单,不能自稳,不能定高,不能姿态控制,不含GPS模块。

    (2)MWC飞控。MWC即MultiWiiCopter的缩写。是当前国内外开源飞控市场上占有率最高的几个产品之一。MWC固件使用Arduino IDE来编写。MWC是通用的开源固件,有低配版到高配版。优点:高配版可实现自稳,定高,姿态控制。缺点:调式复杂,基本上商家不提供技术支持。

     

    (3)APM飞控。也是通用的开源固件。是当前国内外开源飞控市场上占有率最高的几个产品之一。类似于MWC飞控。APM飞控能够支持固定翼、直升机、三轴、四轴、六轴飞行器。优点:可实现自稳、定高、姿态控制,支持地面站、PC控制。缺点:调试复杂。

    (4)匿名飞控。匿名是国内的一家开源飞控公司。主要做的是小四轴的飞控,其使用的是STM32系列的系统板。尽管代码没有其他开源飞控那么强大,但是很适合初学者入门和学习。匿名飞控有自己的技术支持群和网站,可以在其网站上下载到各个版本的开源代码,而且还有自行开发的地面站,界面友好实用。优点:适合入门,能够实现一些基本功能,价格较便宜。缺点:还不够稳定。

    在网上还可以找到其他各种开源飞控,如QQ飞控、玉兔飞控、Paparazzi(PPZ)等。

    3.      飞控之商品(闭源)飞控

    (1)      零度飞控。零度飞控是过内零度智控公司开发的闭源的飞控。零度智控是国内几个有代表性的无人机公司之一。零度飞控使用手机芯片,充分利用了智能手机蓬勃发展所带来的各种好处。优点:有自稳、定高、姿态控制等功能,而且调试简单,操控难度小。缺点:闭源,贵。

    (2)      DJI飞控。大疆(DJI)飞控是大疆创新科技有限公司的产品。DJI是全球领先的无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商。DJI在欧美有大量高端用户。优点:基本上具备了飞控的所有功能。缺点:贵。

    (3)      极飞飞控。极飞(XAIRCRAFT)同样是国内的有代表性的几家无人机公司之一。成立于 2007 年,致力于民用无人飞机和飞行控制系统的研发和制造,是无人机行业领跑者和国内领先的商用无人机研发企业。极飞公司在农业领域表现的非常出色。作为一款商业飞控,极飞飞控同样是闭源的。优点:基本上具备了飞控的所有功能,而且稳定,抗干扰能力强。缺点:贵,但比DJI的便宜。

    在网上还可找到其他的商业飞控,如华科尔、亿航等。

    4.      飞控之开发飞控

    随着无人机特别是四轴飞行器的市场逐渐被打开,无人机越来越普及,网上出现了大量的开源飞控项目,无人机爱好者或者研发者有了更多的学习资源。对于有一定编程经验和嵌入式开发经验的人,可以购买单片机系统板自行制作飞控。目前,常用的单片机有51、Arduino、STM32、Atmega、K60等。由于许多开源飞控使用的是stm32、Atmega、Arduino,所以这几款芯片的飞控资料比较多。而由于stm32是ARM架构的,并且处理速度更快,所以stm32是自行开发飞控比较合适的选择。

    5.      机架

    机架从材料来讲,一般有木材的、PVC管的、铝合金的、玻纤的、碳纤的。而从尺寸来讲,如果是迷你四轴的话,一般是PCB板直接作为机架,而一般的四轴尺寸有250、330、450、550和650(大小表示对角距离,单位为mm)。一般选用450机架。

    6.      电机/电调/桨

    电机分为有刷电机和无刷电机。迷你四轴一般用的是有刷电机,有刷电机力度比较小,一般的四轴要使用无刷电机。常见的品牌有新西达、朗宇、银燕、大疆等。

    对于无刷电机来说,有以下几个重要的参数。

    (1)      KV值。KV值是外加1V电压对应的每分钟空转转速。例如:1000KV电机表示外加1V电压,电机转1000转。一般,KV值越大,速度越快,但是力量较小,反之亦然。

    (2)      尺寸。一般无刷电机的型号会写2212、2018等。这些数字代表了电机的尺寸。前面2位数字表示的是电机转子的直径,数字越大,电机越肥;后面的2位数字表示的是电机转子的高度,数字越大,电机越高。

    电调,即电子调速器。电调的作用是将飞控板的控制信号转变为电流的大小,以控制电机的转速,同时电调还起了变压器的作用,将电源压稳定为较低的电压值(通常是3.3V或者5V)来提供给飞控板和其他传感器。电调品牌有好盈、银燕、大疆等。价格不同,质量不同。电调有以下几个重要的参数。

    (1)      输出电流。主要的输出电流有10A

    (2)      电池节数。一般电调上会写明适用的电池节数。如2~3S表示适用于2到3节的电池。

    (3)      其他还包括是否可以编程、是否具有电压保护功能等。

       桨。桨分为正桨和反桨,需要安装到正确的电机上面飞行器才能飞行。桨一般有两叶桨和三叶桨。桨的材料一般有碳纤维、APC、碳尼龙等。桨的选型主要看桨的直径和螺距(桨度)。一般桨上面会标有尺寸,例如1045前面两位数字表示直径为10英寸,后面两位数字表示螺距为45。

       一般,在选用电机、电调和桨的时候要综合考虑。螺旋桨越大,升力越大,电机的KV值需越小。反之亦然。如果不是很清楚的话,一般建议常见的配置。

    7.      电池/充电器

    选择电池的时候主要看三个参数,电压值、电池容量、电池节数、电池充放电能力等。如电池参数为11.1V 2200mAh 3S 20C,意思是电池额定电压11.1V,电池容量2200mAh,电池节数为3节,电池放电能力为20C。C数是一个电流值也是一个比例值。C 数越高表示电池的放电能力越强。对于这里的参数来说,20C表示这个电池可以以最大电流“20倍乘以2200mAh”来持续放电。

         对于充电器的选择,一般选择平衡充,对电池有保护作用。

    8.      传感器

    飞行器上的传感器主要有姿态传感器,高度传感器以及其他传感器。

    姿态传感器一般包括陀螺仪、加速度计和电子罗盘。不同型号不同厂家的传感器质量和精确程度不一,具体得看产品数据手册。网上也有卖一些集成的模块,如6轴传感器模块、9轴传感器模块等。

    高度传感器用来测量高度以实现定高功能或者测量功能等。一般室内使用超声波作为高度传感器。通用的可以使用气压传感器。超声波传感器比较精确,但是有角度限制且容易被干扰。而气压计精度没有那么高,但是限制较少。在室外还可以使用GPS传感器。而室内,比较高端的还可以时候视觉处理来得到高度。

    其他传感器有摄像头、光流等。主要是用来航拍、导航、定点等。

    五、  引用参考

    本文档包含了自己组织撰写的部分,同样也包含了大量的网上的资源。以下链接为本文档编辑过程中引用到的网络资源的链接。所有引用的资源版权属于原作者。

    1.      四轴飞行器基础篇http://www.guokr.com/post/452422/

    2.      四轴飞行器-概念扫盲

    http://wenku.baidu.com/link?url=Y2eIOL5DJJthaaB64DJIhD0UH3wQezmsieIs22xkAbcxS6SJDcoXfwhQnAsCCIb6Ev3v9jOyAD-QudGOuYlu8plivscLtqq7-1QbM9dC8qW

    3.      四轴飞行diy全套入门教程(从最基础的开始)

    http://bbs.mx3g.com/thread-191341-1-1.html

    4.      四轴飞行器简介

    http://wenku.baidu.com/link?url=8EHKxIvee6myMvHb70294br2PAqELrO4LqflgEfVpYeSlRtvt8zMQskZNo0jHPe-VSqwjykKt_-OsHpdZNzIv4gIipHOr-_iJfSpO3OL-AO

    5.      四轴飞行器的原理和组成http://my.oschina.net/u/1585857/blog/388454

    6.      四旋翼飞行器基本知识(四旋翼飞行器结构和原理+四轴飞行diy全套入门教程)

    http://blog.csdn.net/jbb0523/article/details/24198505

    7.      四轴飞行器DIY入门篇一:主要部件介绍及选购http://post.smzdm.com/p/78560/

    8.      KK、玉兔、MWC等飞控的比较和选择

    http://www.123kuai.com/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=10&id=66

    9.      APM飞控系统详细介绍

    http://www.123kuai.com/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=10&id=28

    10.  各类型飞控对比

    http://wenku.baidu.com/link?url=gG2ZTnX-F2GvJUPqimxWygbHjCyCwq0D19yV_t7ChsezTMdXM4Vvcu8RkPwS9m_Hy9AVZsjtyGBqR5fSU_MIeNS_r7AeTETfbDowztn6ziC

    11.  航模电池常识

    http://wenku.baidu.com/link?url=dBjMoUbehbr1MYviE2j7_Q7mqPL4G7x3ajT6wXHS3JS3A0feLzhOZ0xcAk4iO7tT69bpadjn2a47ioMHu7bN_2D8r3wH9KKd55RC01hnJu3

    12.  常用螺旋桨的参数

    http://wenku.baidu.com/link?url=46N-CwN9IzWJDDYf6sReTgn2vButAKbjH2UTgXjkyp38_bHBR9RtWI3-xNBiIediO4S-i20pfek41sQdf1iuugMfg9KPGsFz43inlV8rbl3

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  • 飞行基础

    千次阅读 2014-08-22 11:23:17
    遥控上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手,所谓遥控油门,在四飞行当中控制供电电流大小,电流大,电动机转得快,飞得高、力量大。反之同理。判断遥控的油门很简单,遥控2个摇杆当中,上下板动...

    原文知识来自果壳网 《四轴飞行器基础篇》,进行一些适量增删。

    基本原理与名词解释

    1、遥控器篇

    通道:

    通道就是可以遥控器控制的动作路数,比如遥控器只能控制四轴上下飞,那么就是1个通道。但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有:上下、左右、前后、旋转所以最低得4通道遥控器。如果想以后玩航拍这些就需要更多通道的遥控器了。

    日本手、美国手:

    遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手,所谓遥控器油门,在四轴飞行器当中控制供电电流大小,电流大,电动机转得快,飞得高、力量大。反之同理。判断遥控器的油门很简单,遥控器2个摇杆当中,上下板动后不自动回到中间的那个就是油门摇杆。

    2、飞行控制板篇

    一般简称飞控就是这个东西了。

    飞控的用途:

    如果没有飞控板,四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致型等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左右、上下的胡乱翻滚,根本无法飞行,飞控板的作用就是通过飞控板上的陀螺仪,对四轴飞行状态进行快速调整(都是瞬间的事,不要妄想用人肉完成),如发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢,升力变小,自然就不再向左倾斜。

    x模式和+模式:

    购买飞控的时候老板都要问这个问题,刷买什么模式的,以上就是区别。X模式要难飞一点,但动作更灵活。+模式要好飞一点,动作灵活差一点,所以适合初学者。特别注意,x模式和+模式的飞控安装是不同的。如果飞控板安装错误,会剧烈的晃动,根本无法飞。

    3、电调篇

    电调的作用

    电调的作用就是将飞控板的控制信号,转变为电流的大小,以控制电机的转速。
    因为电机的电流是很大的,通常每个电机正常工作时,平均有3a左右的电流,如果没有电调的存在,飞控板根本无法承受这样大的电流(另外也没驱动无刷电机的功能)。
    同时电调在四轴当中还充当了电压变化器的作用,将11.1v的电压变为5v为飞控板和遥控器供电。

    电调的大小

    电调都会标上多少A,如20a,40a 这个数字就是电调能够提供的电流。大电流的电调可以兼容用在小电流的地方。小电流电调不能超标使用。
    根据我简单测试,常见新西达2212加1045浆最大电机电流有可能达到了5a,为了保险起见,建议这样配置用30a 或 40a电调(大家用20a电调的也多),说买大一点,以后还可以用到其他地方去。

    四轴专用电调

    因为四轴飞行要求,电调快速响应,而电调有快速响应和慢速响应的区别,所以四轴需要快速响应的电调。
    其实大多数常见电调是可以编程的,能通过编程来设置响应速度。所以其实并没有什么专用一说。

    电调编程

    首先要说明电调是有很多功能模式的,选择这个功能就是对电调编程。
    编程的途径可以直接将电调连接至遥控接收机的油门输出通道(通常是3通道),按说明书,在遥控器上通过搬动摇杆进行设置,这个方法比较麻烦,但节约。另外,还可以通过厂家的编程卡来进行设置(需要单独购买),方法简单,无需接遥控器。
    为了保险,一定要将购买的电调设置一致,否则容易难于控制。如:电调的启动模式不一样,那么有些都转很快了,有些还很慢,这就有问题了。
    注:通过遥控器进行设置电调,一定要接上电机,因为说明书上说的“滴滴”类的声音,是通过电机发出来的。

    4、无刷电机与螺旋桨篇

    电机分为有刷电机和无刷电机,不要买错了,无刷是四轴的主流。它力气大,耐用。

    电机的型号含义

    经常看人说什么2212电机,2018电机等等,到底是什么意思呢?这其实电机的尺寸。
    不管什么牌子的电机,具体都要对应4位这类数字,其中前面2位是电机转子的直径,后面2位是电机转子的高度。注意,不是外壳哦。
    简单来说,前面2位越大,电机越肥,后面2位越大,电机越高。 又高又大的电机,功率就更大,适合做大四轴。 通常2212电机是最常见的配置了。

    电机kv值

    每个无刷电机都会标准多少kv值,这个kv是外加1v电压对应的每分钟空转转速,例如:1000kv电机,外加1v电压,电机空转时每分钟转1000转,外加2v电压,电机空转就2000转了。

    桨的型号

    同电机类似,桨也有啥1045,7040这些4位数字,前面2位代表桨的直径(单位:英寸 1英寸=254毫米)后面2位是桨的角度。

    正反桨

    四轴飞行为了抵消螺旋桨的自旋,相隔的桨旋转方向是不一样的,所以需要正反桨。正反桨的风都向下吹。适合顺时针旋转的叫正浆、适合逆时针旋转的是反浆。安装的时候,一定记得无论正反桨,有字的一面是向上的(桨叶圆润的一面要和电机旋转方向一致)。

    电机与螺旋桨的搭配原理

    螺旋桨越大,升力就越大,但对应需要更大的力量来驱动;
    螺旋桨转速越高,升力越大;
    电机的kv越小,转动力量就越大;
    综上所述,大螺旋桨就需要用低kv电机,小螺旋桨就需要高kv电机(因为需要用转速来弥补升力不足)
    如果高kv带大桨,力量不够,那么就很困难,实际还是低俗运转,电机和电调很容易烧掉。
    如果低kv带小桨,完全没有问题,但升力不够,可能造成无法起飞。
    例如:常用1000kv电机,配10寸左右的桨。

    5、电池和充电器篇

    同样电池容量锂电最轻,起飞效率最高。

    电池 mah

    表示电池容量,如1000mah电池,如果以1000ma放电,可持续放电1小时。如果以500mh放电,可以持续放电2小时。

    电池后面的2s,3s,4s

    代表锂电池的节数,锂电池1节标准电压为3.7v,那么2s电池,就是代表有2个3.7v电池在里面,电压为7.4v。

    电池后面的c

    代表电池放电能力,这是普通锂电池和动力锂电池最重要区别,动力锂电池需要很大电流放电,这个放电能力就是C来表示的。如1000mah电池 标准为5c,那么用5x1000mah,得出电池可以以5000mh的电流强度放电。
    这很重要,如果用低c的电池,大电流放电,电池会迅速损坏,甚至自燃。

    c快充

    这个与上面的c一样,只是将放电变成了充电,如1000mah电池,2c快充,就代表可以用2000ma的电流来充电。所以千万不要图快冒然用大电流,超过规定参数充电,电池很容易损坏。

    配电池

    这与选择的电机、螺旋桨,想要的飞行时间相关。
    容量越大,c越高,s越多,电池越重;
    基本原理是用大桨,因为整体搭配下来功率高,自身升力大,为了保证可玩时间,可选高容量,高c,3s以上电池。最低建议1500mah,20c,3s。
    小四轴,因为自身升力有限,整体功率也不高,就可以考虑小容量,小c,3s以下电池。(没玩过,不做建议)

    平衡充电

    如3s电池,内部是3个锂电池,因为制造工艺原因,没办法保证每个电池完全一致,充电放电特性都有差异,电池串联的情况下,就容易照常某些放电过度或充电过度,充电不饱满等,所以解决办法是分别对内部单节电池充电。动力锂电都有2组线,1组是输出线(2根),1组是单节锂电引出线(与s数有关),充电时按说明书,都插入充电器内,就可以进行平衡充电了。

    6、机架篇

    机架的轴长短有规定

    理论上讲,只要4个螺旋桨不打架就可以了,但要考虑到,螺旋桨之间因为旋转产生的乱流互相影响,建议还是不要太近,否则影响效率。 这也是为什么四轴用2叶螺旋桨比用3叶螺旋桨多的原因之一(3叶的还有个缺点,平衡不好做)

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    咱们这里从头开始制作一个四轴,并使用程序实现四轴的平稳飞行
    分为如下几个部分

    1. 硬件
      a. 板子供电的稳压电路设计
      我买的航模电池的输出电压为4.3V左右,但是我选择来进行控制的STM32单片机的供电电压为3.3V,所以这里要进行稳压,把单片机的供电电压稳定在3.3V
      这里选择最常用的ASM1117-3.3V这款稳压芯片
      b. 电机的选型
      这里我们做的是小型四轴,所以选型的电机要小型还要轻,这里选择世面上常见的空心杯电机,这种电机具有很高的KV值(KV值代表转速和供电电压的比值,比如KV值是10000,那么当输入电压问4V的时候,转速就是40000转),而且具有小巧,质量轻的特点。
      c. 电机驱动功率电路的设计
      这里使用功率MOS管,驱动电机,电路后期详细说明
      d. 传感器的选型
      这里因为我们做的小型四轴,所以并没有太多的多余升力带很多的传感器
      所以就选择了集成的6轴传感器MPU6050,里面集成了3轴的加速度传感器
      和3轴的陀螺仪传感器
      e. PCB板子的设计和制作
      f. PCB的焊接
    2. 软件
      a. 底层硬件驱动的编写
    3. PWM生成的程序
    4. 传感器数据采样程序
    5. 通信程序
      b. 四轴动力学分析
      从空气动力学上分析,四轴为什么能飞起来
      c. 算法的学习
    6. 低通滤波器/低通数字滤波器
      从硬件的RC/RL/RLC低通滤波器说起
      到数字低通滤波器原理
      到程序实现
    7. 高通滤波器/高通数字滤波器
      从硬件高通滤波器说起
      到数字高通滤波器原理
      到程序实现
    8. 数字互补滤波器
      互补滤波器原理
      在程序中的使用
    9. 四元数/欧拉角
      利用传感器数据和四元数/欧拉角等数学公式,来计算出四轴的实时姿态
    10. PID算法的学习/双环PID控制
      最简单的单环PID控制
      积分分离策略的使用
      抗饱和积分策略的使用
      串级PID(双环PID)算法的使用
    11. PID参数的整定
      这块我先用matlab仿真看趋势
      然后实地去调整PID参数
      这里顺便给出word文档
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空空如也

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