飞控是什么?
飞行控制系统(Flight control system)简称飞控,可以看作飞行器的大脑。多轴飞行器的飞行、悬停,姿态变化等等都是由多种传感器将飞行器本身的姿态数据传回飞控,再由飞控通过运算和判断下达指令,由执行机构完成动作和飞行姿态调整。
控可以理解成无人机的CPU系统,是无人机的核心部件,其功能主要是发送各种指令,并且处理各部件传回的数据。类似于人体的大脑,对身体各个部位发送指令,并且接收各部件传回的信息,运算后发出新的指令。例如,大脑指挥手去拿一杯水,手触碰到杯壁后,因为水太烫而缩回,并且将此信息传回给大脑,大脑会根据实际情况重新发送新的指令。
无人机的飞行原理及控制方法(以四旋翼无人机为例)
四旋翼无人机一般是由检测模块,控制模块,执行模块以及供电模块组成。检测模块实现对当前姿态进行量测;执行模块则是对当前姿态进行解算,优化控制,并对执行模块产生相对应的控制量;供电模块对整个系统进行供电。
四旋翼无人机机身是由对称的十字形刚体结构构成,材料多采用质量轻、强度高的碳素纤维;在十字形结构的四个端点分别安装一个由两片桨叶组成的旋翼为飞行器提供飞行动力,每个旋翼均安装在一个电机转子上,通过控制电机的转动状态控制每个旋翼的转速,来提供不同的升力以实现各种姿态;每个电机均又与电机驱动部件、中央控制单元相连接,通过中央控制单元提供的控制信号来调节转速大小;IMU惯性测量单元为中央控制单元提供姿态解算的数据,机身上的检测模块为无人机提供了解自身位姿情况最直接的数据,为四旋翼无人机最终实现复杂环境下的自主飞行提供了保障。
现将位于四旋翼机身同一对角线上的旋翼归为一组,前后端的旋翼沿顺时针方向旋转,从而可以产生顺时针方向的扭矩;而左右端旋翼沿逆时针方向旋转,从而产生逆时针方向的扭矩,如此四个旋翼旋转所产生的扭矩便可相互之间抵消掉。由此可知,四旋翼飞行器的所有姿态和位置的控制都是通过调节四个驱动电机的速度实现的。一般来说,四旋翼无人机的运动状态主要分为悬停、垂直运动、滚动运动、俯仰运动以及偏航运动五种状态。
悬停
悬停状态是四旋翼无人机具有的一个显著的特点。在悬停状态下,四个旋翼具有相等的转速,产生的上升合力正好与自身重力相等,即。并且因为旋翼转速大小相等,前后端转速和左右端转速方向相反,从而使得飞行器总扭矩为零,使得