發布詢價單
您的位置:首頁 > 資訊 > 科技探索 > 正文

多旋翼無人機的控制分配

2019-11-11 10:30 性質:轉載 作者:威海程航 來源:威海程航
免責聲明:無人機網(www.iyfliy.live)尊重合法版權,反對侵權盜版。(凡是我網所轉載之文章,文中所有文字內容和圖片視頻之知識產權均系原作者和機構所有。文章內容觀點,與本網無關。如有需要刪除,敬請來電商榷!)
引 言本文內容主要闡述控制分配在多旋翼無人機上的使用方法,想要更多了解“控制分配”的朋友可以在無人機系統技術公眾號內回復“控制分配”獲取兩篇經典參考文...

引 言

本文內容主要闡述控制分配在多旋翼無人機上的使用方法,想要更多了解“控制分配”的朋友可以在無人機系統技術公眾號內回復“控制分配”獲取兩篇經典參考文獻。

控制分配最先在飛行控制系統設計中提出,目前已推廣至許多工程實際中,如船舶動力學、地面車輛動力學等。其基本思想是將上層控制指令依據某種優化目標分配給冗余的執行機構,并確保滿足執行機構的約束條件。控制分配算法的研究經歷了從簡單到復雜、從靜態優化到動態優化、從單目標優化到多目標優化的發展過程。

什么是控制分配?

關注我公眾號比較早的朋友應該知道我前面寫了很多篇文章來介紹控制器的架構以及控制律的設計。新關注的朋友可以先去看看前面的文章。我們在這里整理一下:

PX4姿態控制算法詳解

無人機控制器設計(一):入門簡介

無人機控制器設計(二):位置控制器設計

無人機控制器設計(三):基于歐拉角的姿態控制器設計

那么看過文章的朋友應該知道控制律的輸出往往不是直接對應的執行機構。以電動無人機為例,多旋翼無人機的執行機構一般是電機,我們通過控制電機轉速來實現飛機的姿態變化,進而控制飛機的速度、位置。而無人直升機的執行機構一般是電機加舵機,電機用于控制主旋翼和尾槳的轉速,舵機用于控制總距、縱向周期變距、橫向周期變距、尾槳距。固定翼無人機的執行機構與無人直升機類似,電機控制推進槳的轉速,舵機控制升降、副翼、方向。

除固定翼無人機的控制分配相對簡單之外,多旋翼無人機和無人直升機的控制分配都較為復雜,今天我們先來了解多旋翼無人機的控制分配方法。 

先來回顧一下控制律設計部分的輸出,最后得到的是期望升力、三軸期望力矩。而多旋翼無人機的執行機構是各個電機,所以,控制分配在這里要完成的任務就是根據某些約束條件將期望升力、三軸期望力矩映射到電機的轉速上來。

而一般情況下我們的約束條件就是電機的轉速上下限,有時候為了給姿態控制留下足夠的裕度,我們也會給定油門的限制范圍,或者在姿態控制出現電機飽和的時候優先保障姿態控制,減弱油門控制。

多旋翼無人機的控制分配矩陣求解

在目前的絕大部分飛控中,控制分配的作用主要是將虛擬控制輸出映射到具體執行機構的輸出,也就是求取期望升力、期望力矩到各電機期望轉速的映射矩陣。

今天我們以“X”型四旋翼和“X”型六旋翼為例說明控制律虛擬控制輸出到各電機轉速之間的映射關系。

“X”型四旋翼

假設控制律得到期望的升力和期望力矩分別為:

在實際飛控系統中,CT和CM是很少去精確測量,而是通過調節控制律參數來實現通道間的差別。為此我們稍微修改一下控制效率模型:

可以進一步寫成:

由于矩陣M可逆,所以有:

因此對于X型四旋翼來說,控制分配矩陣是唯一的。 

“X”型六旋翼

X型六旋翼的計算方法與X型四旋翼類似,只不過六旋翼的執行機構是六個,而要控制的量只有四個:升力、三軸力矩,所以其分配矩陣不唯一,我們一般通過求取偽逆得到控制分配矩陣,大家可以想一想為什么是偽逆?

假設控制律得到的期望升力和期望力矩為:

與四旋翼類似,我們也是通過調節控制律中的參數來匹配CT、CM、d這些未知參數

上述公式可以進一步寫成:

所以X型六旋翼的電機期望轉速為:

總 結

本文的控制分配主要是對虛擬控制輸出與執行機構之間的映射關系進行了描述,這是控制分配最基本的使用方法。實際上,控制分配在無人機單個或多個執行機構出現故障并失效時如何重新分配控制矩陣,保證飛行器能夠安全飛行,這個才是我們應該著重考慮的問題,有興趣的朋友可以先自行研究。

  威海程航航空科技有限公司成立于2017年,是一家專業從事無人機研發、生產、銷售和服務為一體的高科技創新型公司,總部位于威海市文登區綠谷孵化園區內。公司致力于無人機整機及其搭載設備的研發和生產,并通過結合陸地智能機器人、淺水智能機器人、云服務和現代化物聯網技術,研發出能夠集實時視頻通話、采集檢測、數據服務等功能為一體的,適用于各行業的智能無人機。公司特聘請清華大學博士團隊組成專業核心研發團隊,以改善無人機在行業應用中的終極體驗為目標.

  以“創新+實用”為理念,致力打造操作簡單、實用的無人機。

  程航希望我們的企業可以服務于客戶,我們的產品可以服務于行業。

  讓人們暢享無人機樂趣的同時,也讓它能真正成為人們工作中的親密伙伴。

網友評論
文明上網,理性發言,拒絕廣告

相關資訊

  • DJI無人機將搭載FUJI X-T3相機?富士已與DJI進行談判
    在今天有關未來固件更新的新聞發布中,我們了解到富士正在與DJI進行談判,以使Fuji X-T3相機和更多的Fuji相機與DJI無人機一起使用,新聞稿中沒有說明DJI無人機...

    2019-11-15 14:18

  • 重慶航拍無人機飛行解析
    無人機的飛行感知技術主要用作兩個用途,其一是提供給飛行控制系統,由于飛行控制系統的主要功能是控制飛機達到期望姿態和空間位置,所以這部分的感知技術主要測...

    2019-11-14 07:18

  • 無人機變電站巡檢中的RTK技術
    在“爬電桿”時代,巡檢人員每天只能完成3~5基桿塔任務,整個線路巡視可能需要1個月。而運用5G技術的“無人機”時代,巡檢一條60公里的線路只需3小時,不僅能夠...

    2019-11-11 10:40

  • 淺談無人機上的常見接口
    無人機上各種設備層出不窮,接口種類越來越多,比較主要的有:PWM、PPM、SBUS、串口(包括TTL,232,422,485幾種)、SPI、I2C、CAN、USB、Relay(GPIO)、AD、S...

    2019-11-11 10:33

  • 碳纖維復合材料給無人機帶來無限可能
    在瀏覽世界各國的無人機設計時發現,無論是何種外觀、何種應用,唯一不變的就是都有著更輕更強的追求,只有如此,無人機才能勝任更多任務。在此背景下,碳纖維復...

    2019-11-11 10:31

  • 多旋翼無人機的控制分配
    引 言本文內容主要闡述控制分配在多旋翼無人機上的使用方法,想要更多了解“控制分配”的朋友可以在無人機系統技術公眾號內回復“控制分配”獲取兩篇經典參考文...

    2019-11-11 10:30

  • 科普專題-無人機飛控姿態調參方法
    前 言無人機的調試工作很大一部分是對飛行控制參數的調試,廣義的飛控參數包含了制導、導航、控制律以及各種控制策略中的可調參數。一般的飛控都有上百項需要人...

    2019-11-10 12:10

  • 測繪無人機的精度到底有多高?
    導 讀據統計,目前國內測繪無人機市場容量已達2000+ 架,市場起量是否意味著產品方案已經成熟?測繪無人機的精度到底有多高?無人機作業效率又有什么優勢?這...

    2019-11-08 16:50

  • 無人機技術的7大關鍵點
    無人機是一款利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器,也稱之為無人駕駛飛機,英文縮寫為“UAV”。在無人機市場規模正在以一種不可思議的速...

    2019-11-06 17:33

  • 無人機航測傾斜實景三維建模進行土方計算(基于Smart3D全面講解)
    土石方工程量的核算往往是工程預算與結算中的爭議與焦點,然而運用天星系列多鏡頭傾斜攝影測量系統的實景3D建模方法模擬土方石的開挖與回填,可以讓施工方直觀有...

    2019-11-06 17:11

關注官方微信

手機掃碼看新聞

神奇橡树电子 福建十一选五 闲来琼崖海南麻将 华旭期货股票配资 山东11选5 5分11选5计划网站 友乐广西麻将新版本 l篮球比分网 内蒙古快3 山东十一选五*查询 24500皇冠比分下载 慧投金融 河南十一选五走势图 奥运排球比分 股票配资推荐就择卓信宝配资 贵州十一选五开奖数 皇冠比分24500足球指数