四轴飞行器飞控板设计是什么呢

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【概述】1、diy四轴需要准备什么零件无刷电机(4个)电子调速器(简称电调,4个,常见有好盈、中特威、新西达等品牌)螺旋桨(4个,需要2个正浆,2个反浆)飞行控制板(常见有KK、FF、玉兔等品牌)电池(11.1v航模动力电池)遥控器(最低四通道遥控器)机架(非必选)充电器(尽量选择平衡充电器)2、四轴零件之间的接线与简单说明4个电调的正负极需要并联(红色连一起,黑色连1一起),并接到电池的正负极上;电调3根黑色的电机控制线,连接电机;电调有个BEC输出,用于输出5v的电压,给飞行控制板供电,和接收飞行控制板的控制信号;遥控接收器连接在飞行控制器上,输出遥控信号,并同时从飞行控制板上得到5v供电;【基本原理与名词解释】1、遥控器篇什么是通道?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。什么是日本手、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***、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。什么是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***是不同的(我只有kk飞控板,所以只能讲kk飞控)。如果飞控板***错误,会剧烈的晃动,根本无法飞。 选什么飞控好?个人意见初学的先来个kk飞控吧,最便宜,尝个鲜够用了。电调篇为什么需要电调?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。买多大的电调?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。四轴专用电调是什么意思?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。电调编程什么意思?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。我开始就是因为没有接电机,还疑惑怎么没声音,以为坏了。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。什么是电机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。桨的型号含义?同电机类似,桨也有啥这些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。什么是正反桨,为什么需要它?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。***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这是非常复杂的问题,我自己也在研究当中,所以建议采用大家常见的配置吧,但原理这里可以阐述一下。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。电池和充电器篇为什么要选锂电池?同样电池容量锂电最轻,起飞效率最高。电池的多少mah时什么意思?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什么意思?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。电池后面多少c是什么意思?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。多少c快充是什么意思?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。怎么配电池?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)平衡充电什么意思如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。机架篇机架的轴长短有没有规定?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)【实战调试】***好四轴以后是需要做一些准备工作的,这里以我用过的kk飞控为例Kk飞控的连接飞控解锁飞控接上电不是马上可以起飞的,这是安全设计,所以需要解锁。(飞控设置略,很多攻略了)通上电,飞控板上的灯是不亮的,只有电调发出的滴滴声,将油门打到最低(注意油门方向,需要实现确定是设置的向上为最低,还是向下为最低),然后方向舵向右板到底,飞控板的灯就会亮,电调也不会再继续发声,说明准备好起飞了。螺旋桨的***调试完毕,最后***螺旋桨,***好后,第一件事是拿手上,轻加油门,看看是否风都往下吹,电机的旋转是否是 正转和反转间隔的。如果剧烈抖动,并且升力很小,就应该是正反浆没有***对。交换一下。 如果旋转方向不是间隔的,就需要将电调和电机的连接线1和3,交换一下,进行旋转方向校正。 次序为,先方向,后螺旋桨。注意电池过放电调是可以设置电池低压保护的,但尽量不要等电调保护的时候才充电,这样可以延长使用寿命。我怎么知道能正常起飞?一切准备完毕,怎么知道可以试飞了呢,我个人建议为了避免匆忙上马,秒炸。先拿手上试飞比较好,但要注意离身体距离。拿手上通电,加油门,如果一切正常,四轴是 不会大幅度的晃动的,而是比较平稳。还可以故意左右晃动一下,会感觉到四轴保持平衡的反力量,只要达到这个效果,就基本达到了试飞的条件。kk飞控我复位了好几次,只要没有意外,是基本都能成功的。试飞场地建议选草坪,这样的不容甩坏。
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话说这个为啥没有人顶?有玄机?
飞行爱好者,航模控
提示楼主,转发请注明出处。
马克刘明什么时候讲遥控器编程?准备山寨一个AR.Drone
顶!最近做四轴很需要这个
那不是KK飞控么
这个是很好的科普扫盲贴啊,顶起。。另外,请问一下各位大侠,现在有没有带wifi信号发射器的飞控,kk应该是红外的吧。如果有,就可以用智能手机控制,省了买遥控器的钱。要知道,整体配置下来,遥控器绝对算是大头了或者我想着可以配一个手机装用的红外发射器,也可以实现用手机遥控,不知道行得通不。要是飞空上能价格视频传输模块就更好了,呵呵。
不错,菜鸟通过这个可以大致地了解四轴的雏形
连转子和定子都分不清,不愧是mx3g转过来的。。。
12磁极和2磁极有什么区别,怎么区分呀,一个四轴飞行器大概需要哪种的啊
我的kk一飞就向右自旋怎么办控制不了
回六楼 这个你买个这样功能的飞控加图传就可以了!
引用 的话:个是很好的科普扫盲贴啊,顶起。。另外,请问一下各位大侠,现在有没有带wifi信号发射器的飞控,kk应该是红外的吧。如果有,就可以用智能手机控制,省了买遥控器的钱。要知道,整体配置下来,遥控器绝对算是...话说用mini路由刷openwrt是可以直接搞定的,再开发个手机端的控制就完全没问题呀
赞一个,准备开始
没人打算自己写飞控的程序吗?最近再看四元数和PID
wifi的距离限制比较大,还是红外好
飞四轴建议用MWC
很好的扫盲,不错
真的很棒!一下子让我对四轴了解很多,很谢谢楼主!
使劲顶,太tmd
帅了。有联系方式吗。想你学洗啊
谢谢分享。我在实验室主要做算法和算法程序实现,最近自己想做个成品。学习了。
真厉害!!!顶一个!
不需要加速度计吗?来自
厉害 谢谢科普
学习了不错,顶一个
请教各位大侠,制作一台可以载重三公斤的四轴飞行器需要什么配件,望大家提提建议,多谢了来自
无意间看到这个帖子,觉得写的模糊不清,有些地方的理解有点偏了,建议楼主再深入了解四周,自己多实践飞行,多做测试在发表这些,否则容易误导新人。最明显的就是在电池的配置上。小飞机更应该选配大C数的。相同功率下高KV电机的电流大过低KV的。 还有放电电流是容量乘以C数,本来小飞机就配小容量电池了再小C的话放电不足炸鸡或损坏电池。简单点理解就是你们可以看到的在2200MAH电池C数都在25.30.35.40
而到了5000或更大容量电池时C数一般标15.20.25.就足够了。
还有,你光说个锂电池,锂电池有很多种,你让人买个锂离子电池,就是有10W毫安时都白搭,四轴用的是锂聚合物电池。锂聚合物电池额定电压3.7v,充满4.2v,放到3.6就必须充电,要不严重影响电池寿命,一般设置低电量报警的时候就设3.6,因为负载运行时测到的电压偏低,3.6报警下来了拿测电器一测一般都是3.7多点。有时间的话就1C充电,快充多多少少会降低电池寿命,长期不用的话把电池放到3.8伏,好点的充电器有保存模式,直接插上去就行,电压下来了充电器会自动给你充,电压超过了也会自动给你放掉,什么,你说电费?
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【路洋的回答(242票)】:
第一次在知乎回答问题,感觉好神圣!!
先回答书籍:
在淘宝和京东上没见到过四轴的书籍,有一些的也是建模神马的天书。
当时在京东买了一本《空中机器人(四旋翼)专项教育教材》
妈蛋这么偏僻我都找到了!!!!
快递到了兴高彩烈的拆包,全书主要讲了
空中机器人大赛的重大意义
坑爹呢这是!!!!
四轴有很多种做法,不知楼主要做哪一种,我发一下我知道的两种吧
大四轴,无刷电机+电调+飞控板(各种Geek长玩的,买硬件,调参数和算法)
大四轴是最烧钱的了,入手一套大概元。我们是DIY,各种零件当然要自己买了,不怕折腾,我们按照如下配置搭建一套大四轴:大四轴是最烧钱的了,入手一套大概元。我们是DIY,各种零件当然要自己买了,不怕折腾,我们按照如下配置搭建一套大四轴:
格氏11.1V2200mA25C锂电 128B6充电器 160郎宇A2212电机 62×4螺旋桨8个 40 (需要4个正浆,4个反浆,万一坏了呢剩下备用)天行者20A电调 48×4四轴机架 88飞控板 100 (KK/MWC/ MultiWii等等总要玩个开源飞控吧?否则光调参数你都不好意思说出口)天地飞6遥控器 200(6通道 遥控器)
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。
算一下总价:128+160+62*4+48*4+88+200+100=1156
我们把四轴组装起来(会简单的电路焊接就可以了)就可以连接上位机通过电脑调试参数了。
这个界面简直狂拽酷霸吊炸天啊!!
调试主要是PID参数,一般买的飞控简单调调就可以试飞了.
日后还可以加GPS神马的玩些高端的定点飞行!
大四轴一定要有一个安全的调试环境,东西要装牢靠,周围不要有行人。还有就是!一旦发生问题千万不要用手去抓四轴!!!!这个是看到我QQ空间上一个好友调四轴受伤的手:
看到有些人调四轴都带护目镜保护眼睛以防螺旋桨断了射出去!!!高速旋转的螺旋桨就像子弹一样,不要以为是玩就没有安全隐患了,绝不要掉以轻心!看到有些人调四轴都带护目镜保护眼睛以防螺旋桨断了射出去!!!高速旋转的螺旋桨就像子弹一样,不要以为是玩就没有安全隐患了,绝不要掉以轻心!
作为?丝学生党,大四轴我暂时是玩不起的。于是我就想别的办法,反正都是四轴,小的是不是便宜些又安全些?
小四轴不仅没有电调,连机架都剩了,电机装在电路板上:
没有大四轴飞起来霸气,不能载重。但小四轴有个优点就是想飞就飞,一不受空间限制,二不容易伤人。即使你用手抓螺旋桨,那感觉基本也就是挠痒痒。
小四轴的配置和价格:
716空心杯电机 40 (10*4)20C 3.7v 锂电池 15 (与手机电池区别在放电量上)一大堆电子器件 50PCB电路板制作 100蓝牙模块 30 遥控器用安卓手机 不花钱
计算下 40+15+ 50+100+30 = 245 元,相比较大四轴的1156来说少了太多
小四轴的优点:
价格便宜从口袋里掏出来就能飞
自己设计飞控电路板自己移植编写开源单片机程序手机遥控 连遥控器都省了
小四轴价格便宜,飞行灵活,还能体会到完整的DIY乐趣。
下面是我自己 DIY的四轴飞行器(飞控,PC上位机,手机遥控,摇杆):
我的四轴有个小机架(碳杆+空心杯电机+减速齿轮) 也不贵,几十块钱
安卓手机遥控:
电脑的地面站,可以看姿态(C++写的)电脑的地面站,可以看姿态(C++写的)
飞行视频:飞行视频:
自制四轴飞行器 /v_show/id_XNzAyNzU1MDEy 上位机的视频:
四轴姿态显示 /v_show/id_XNzAyNzc3MTMy
现在看到越来越多的人都开始玩小四轴了,我的四轴就是根据论坛的开源四轴一步步制作的。
分享几个开源四轴的资料:
crazyflie:德国MK:国内的:
CrazePony:
匿名四轴:圆点博士:我的博客:
回答越写越长,不知不觉写了俩小时,最后希望楼主早日DIY出自己的四轴飞行器!
【苏方舟的回答(7票)】:
我以前是用分立元件自己搭的,算法和上位机也都是全自己开发的
现在都是买现成的模块自己组装啊,开发的难度小了很多的。
入门什么的真不难,多泡泡论坛……
四轴大概是在08年的时候兴起的,51mix,阿莫神马的那几年的帖子很多关于四轴的。
要是你只是想了解一下,或者并不想花太多时间,那就买现成的模块自己组装就行了,上位机,PID模型都是现成的,都不用自己搭。
要是你想深入了解一下,可以尝试从底层开始完全自己开发,做好持久战的准备了……
四轴就几个模块----
惯性导航,电机控制,PID控制,无线控制
惯性导航就是9轴模块,三轴加速度,三轴陀螺仪,三轴磁阻。
电机控制,现在比较常见的是无刷电机。无刷电机的控制其实就是一个简单的三相逆变桥。
PID控制,四轴的PID说实话调试起来不算麻烦,PID多尝试一下就可以了。
无线控制,这个方案就更多了,你当然可以买航模专用的遥控器和接收器,不过那玩意儿就已经很贵了……我不太建议你一开始就买这个。一开始其实可以都不要遥控器,编程想办法让飞行器飞起来稳住就好了。控制的话,简单的可以用CC1101无线模块,距离近了点,不过也够用了。
专业遥控器这东西可以等你的飞机飞起来再说。
主控的话,现在STM32F407的方案很多,不过四轴的控制更新率要求不高,50Hz都足够,200Hz算是比较常见的,一个算法周期是毫秒级别的,就算是STM32F103也完全可以胜任。当然要是你想在上面加一些其他功能,我建议还是用F407。
最后,推荐两本书吧。
关于四轴,据我所知没有什么系统的教材介绍这个,我就介绍一下我当时看的两本书
《惯性导航》秦永元
这本书是惯性导航算法的基础。最为基本的惯性导航算法都在这里面有介绍。不过难度较高,里面相当一部分算法看看就好,不必要较真。掌握姿态解算的基本概念,剩下的结合自己的理解手动编程就好。
《3D数学基础:图形与游戏开发》
没错,这本书其实是讲游戏开发的……
不过惯性导航,其实就是那三个传感器的坐标轴不断转换,飞行器不断旋转的过程。在这之中,四元数算法是使用的最多的一种算法,而这本书对四元数有非常详尽的讲解和实例。不管是游戏还是飞行器,最基本的数学知识都是一样的~
这本书相对来说比较简单,很快就能看完。
PID,卡尔曼神马的,大学教材里到处都是,就不多说了。
【知乎用户的回答(3票)】:
可以看一个开源的四轴飞行器控制系统 MultiWii。
arduino + wii传感器,现在支持多种传感器。
官网地址:
开源项目:
【airbunny的回答(1票)】:
这个要看你希望diy到什么程度了。
如果只是希望玩玩而已,不太希望弄清楚原理,那么用CAD软件(推荐draftsight,功能和常用的autocad几乎完全一样而且是免费的)画一个机身架子就好。电机的话买四个一样的外转子无刷电机和配套的正反桨就好了。飞控可以买一个成品,比如DJI或者ZeroTech的。价格很便宜。其他零件如起落架、电机支座、固定用的零件都有很便宜的成品。按照对应的规格买来搭配就好。调速器、遥控器和电池同理。但需要注意重量。飞行器的重量不要超过四个电机总拉力的2/3,最好不要到1/2。总之,这样的设计网络上有很多,多翻翻有很多参考。
如果希望研究一下飞控的话,入门可以买一个KK的飞控开发板(使用***R做处理器,淘宝上价格大约100元)。这个东西是开源的。除了电路以外还有很多别的人写的例子程序,可以参考一下。如果有一定的电子系统和控制系统的开发能力,也可以自己试着搭建一个飞控系统出来。对于比较小的四轴飞行器,ARM7级别的处理器和ADI的集成惯导原件做一个很棒的飞控已经富富有余了。不过,如果做飞控的话,最好使用比较成熟的机体系统,免得给自己找麻烦。参考书的话,找一些飞行力学的书参考一下就好了。四轴飞行器的飞控比直升机的要好做很多。做到依赖惯性器件定点悬停不是特别难。
如果希望做大型机体(比如较大的航拍机)、长航时四轴的话,精力就应该集中在如何提高动力系统的效率上。很多玩具级别的四轴,搭配的电机效率低,配上不很合适的旋翼动力系统的效率就更低了。一般玩具级别的四轴动力系统力效大约6g/w。但是一些专业水平的飞行器能把动力系统的效率提高到18g/w。差别可想而知。电机和旋翼的搭配、旋翼的设计都非常有讲究。如果有可能的话,甚至可以自己设计效率更高的电机驱动器(调速器)。另外,电池管理系统也是个不错的切入点。
如果希望做特殊构型机体,比如特技四轴和使用单发驱动多旋翼的四轴……那么只能说请发挥自己的想象力和祝你好运了!
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