利用地磁测量实现四旋翼无人机抛飞姿态预调整设想

发布时间：2022-01-16 09:28

　　<正>无人机抛飞成为了一种无人机简便起飞方式的趋势,而在无人机抛飞时由于常见加速度计、陀螺仪等需静置初始化以及当初始抛飞角度倾斜过大时涉及到姿态调整收敛较慢的情况。尝试利用磁力计对地磁场进行探测并完成初步PID闭环控制、姿态调整,会在一定程度上减轻后续加速度计、陀螺仪姿态调整的压力。 

【文章来源】：电子世界. 2020,(24)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

X-Z平面内的测量分量图

如图3所示,为利用Matlab建模完成的空间中磁力计z轴探测量分布曲面,其形状为双面凹的双椭圆拼接图样。其中,其倾斜角度受到theta角度大小控制,而其边界总体大小受到F的大小影响。由此,我们可以设想一种利用磁力计Z轴探测量实现PID控制调整飞机姿态的方法。我们可以设定两个不同半径的球对该曲面进行截取,截取范围内的曲面则可以视为飞机达到“水平”状态的触发阈值,而在之前设定一定的飞机姿态调整程序完成姿态调整从而达到阈值。如图4所示为利用两个不同大小的球面截取阈值曲面的示意图,两个球的半径需要经过实验测定大小,和F的值有密切关系。图中,网格球以内,实心球以外的磁力计Z轴探测曲面视为触发阈值曲面。配合滚珠倾斜传感器的使用,可以实现上半平面阈值曲面不触发“水平”判定情况。可以看到,所截取曲面几乎位于垂直方向,可以实现控制mpu6050初始化角度控制。

由此,我们可以设想一种利用磁力计Z轴探测量实现PID控制调整飞机姿态的方法。我们可以设定两个不同半径的球对该曲面进行截取,截取范围内的曲面则可以视为飞机达到“水平”状态的触发阈值,而在之前设定一定的飞机姿态调整程序完成姿态调整从而达到阈值。如图4所示为利用两个不同大小的球面截取阈值曲面的示意图,两个球的半径需要经过实验测定大小,和F的值有密切关系。图中,网格球以内,实心球以外的磁力计Z轴探测曲面视为触发阈值曲面。配合滚珠倾斜传感器的使用,可以实现上半平面阈值曲面不触发“水平”判定情况。可以看到,所截取曲面几乎位于垂直方向,可以实现控制mpu6050初始化角度控制。而关于飞机姿态的PID闭环控制,则为在原mpu6050控制的姿态调节的内外环控制基础上增加一个抛飞时单独触发的基于磁力计控制的飞行姿态粗调节。粗调节的方法实现基于了由于磁力计Z轴探测量曲面建模后可以发现多处均为对称并且成抛物曲面形状,故可以通过调节探测量的大小实现寻找阈值的方法。即,如图5所示,飞机的A-C电机和B-D电机分别为两个对称的小组实现两个交叉平面的旋转寻找阈值。这里不使用同侧电机由于理论上电磁场的分布不存在地理东-西方向的分量则如果使用同侧电机进行阈值曲面寻找有可能发生丧失自由度,寻找到阈值曲面仍有东-西方向上飞机并不“水平”的情况发生。


本文编号：3592384