0. Diagrama de bloques completo
1. Diagrama de bloques del software UAV
La imagen de arriba es una descripción general del marco de firmware PX4, y los cuadrados azules se refieren a los diversos módulos en el sistema de control de vuelo.
Las funciones de cada módulo se presentan a continuación:
- El módulo Mavlink es el más utilizado y se puede ajustar al modo externo para cooperar con la computadora de a bordo. La computadora de a bordo puede empaquetar la información de control y la información de actitud del controlador de vuelo en mensajes MAVLink y enviarlos al controlador de vuelo.
- Para los módulos de control de posición y control de actitud de la figura, céntrese en la interfaz de control del modo Offboard
- Para los módulos de estimación de posición y estimación de actitud en la figura, el enfoque principal está en la interfaz de valor de medición externa
- El módulo mezclador es el principal responsable de calcular el valor del acelerador que alcanza el par esperado y el empuje esperado, y enviarlo al módulo de control del motor.
2. Modelo de hardware UAV
El modelo quadrotor UAV es una parte importante de los módulos de control de posición y control de actitud en el firmware del UAV. Para la estructura y fórmula específicas del modelo, no es necesario recordar el proceso de derivación, sino solo recordar cuáles son las entradas y salidas de cada modelo.
Para la derivación del modelo dinámico del quadrotor UAV, consulte el video de la Estación B: Diseño y control de aeronaves multirotor [Beihang-Quanquan-China MOCC] Modelo de control multirotor P29.
El modelo de dron quadrotor se trata principalmente de cómo cambiará la posición y la actitud del dron después de derivar una cantidad de aceleración para el dron. Establecer un buen modelo de UAV es la premisa para garantizar el vuelo estable de UAV. El modelo UAV tiene una fórmula de derivación fija, pero los parámetros del modelo deben determinarse mediante una serie de mediciones, como la masa del UAV, el momento de inercia y los parámetros estáticos del motor.
Los modelos Quadrotor UAV se pueden dividir en:
Modelo de sistema de potencia (batería, ESC, motor y hélice, entrada: acelerador, salida: velocidad)
modelo de eficiencia de control (dependiendo de la configuración, la configuración común es quadrotor, entrada: velocidad, salida: fuerza y par)
Modelo de dinámica de cuerpo rígido (situación de fuerza , entrada: fuerza y par, salida: velocidad y velocidad angular)
modelo de cinemática de cuerpo rígido (relación de cantidad de estado, entrada: velocidad y velocidad angular, salida: posición y actitud)
La relación entre cada modelo se muestra en la siguiente figura.
3. Control de circuito cerrado de vehículos aéreos no tripulados
El control de circuito cerrado del quadrotor UAV es principalmente para calcular la cantidad de aceleración actual de acuerdo con la posición actual y la posición esperada. El tipo más común de controlador de posición y controlador de actitud es el controlador PID en cascada.
El marco de control de control de circuito cerrado se puede dividir en:
Control de posición (entrada: posición deseada, salida: actitud deseada y elevación deseada)
control de actitud (entrada: actitud deseada, salida: par deseado)
distribución de control (entrada: elevación deseada, par, salida: velocidad deseada)
control de motor (entrada: rpm, salida: aceleración deseada)
El marco de control de circuito cerrado del quadrotor UAV se muestra en la siguiente figura:
