¿Qué tipo de sistema de control se debe utilizar para el sistema de control remoto del dron quadcopter?
Control de vuelo, también conocido como piloto automático. Con este conjunto de controladores automáticos se puede controlar la aeronave para que despegue, navegue y aterrice de forma autónoma a través de un ordenador o un teléfono móvil en tierra.
¿Qué es el control de vuelo? El control de vuelo es la abreviatura de controlador de vuelo de la aeronave. Dado que es un controlador, debe haber una microcomputadora para controlar la aeronave. De hecho, además de algunos sensores, también hay algunos microcontroladores dentro del control de vuelo.
Actualmente, el control de vuelo utiliza una IMU, que es una unidad de medición inercial, compuesta por un giroscopio de tres ejes, un acelerómetro de tres ejes, un sensor geomagnético de tres ejes y un barómetro. Entonces, ¿qué son los giroscopios de tres ejes, los acelerómetros de tres ejes, los sensores geomagnéticos de tres ejes y los barómetros? ¿Qué papel desempeñan en el avión y cuáles son estos tres ejes? Los tres ejes del giroscopio de tres ejes, el acelerómetro de tres ejes y el sensor geomagnético de tres ejes se refieren a los tres ejes verticales de la aeronave: izquierda y derecha, adelante y atrás, arriba y abajo, y generalmente están representados por XYZ. . Las direcciones izquierda y derecha se llaman balanceo en un avión, las direcciones delantera y trasera se llaman cabeceo en un avión y la dirección vertical es el eje Z. Todos conocemos los giroscopios. Básicamente jugábamos con ellos cuando éramos niños. Es difícil pararse en el suelo sin girar. Solo cuando gira puedes pararte en el suelo. La bicicleta será más estable, el automóvil giratorio obviamente sentirá una resistencia. Este es el efecto giroscopio. Basado en el efecto giroscopio, las personas inteligentes inventaron el giroscopio. El primer giroscopio era un giroscopio giratorio de alta velocidad. El giroscopio se fijaba en un marco a través de tres ejes flexibles. No importaba cómo giraba el marco exterior, el giroscopio giratorio de alta velocidad en el medio siempre mantenía la misma actitud. De este modo, sensores situados en tres ejes pueden calcular datos como, por ejemplo, la rotación del marco exterior.
Debido al alto costo y la estructura compleja de los giroscopios mecánicos, ahora son reemplazados por giroscopios electrónicos. Las ventajas de los giroscopios electrónicos son el bajo costo, el tamaño pequeño, el peso ligero, solo unos pocos gramos de peso y la estabilidad. y precisión. También superior a un giroscopio mecánico. Hablando de eso, también entendemos el papel del giroscopio en el control de vuelo. Mide el ángulo de inclinación de los tres ejes XYZ. Entonces, ¿qué es un acelerómetro de tres ejes? No te preocupes, déjame responderte. Acabo de decir que un giroscopio de tres ejes es un XYZ de tres ejes. Ahora no hace falta decir que es un tres. El acelerómetro de tres ejes también es un XYZ de tres ejes. Cuando comenzamos a conducir, sentiremos un empujón detrás de nosotros. Este empujón es la aceleración es la relación entre el cambio de velocidad y el tiempo de cambio. Es una cantidad física que describe el cambio en la velocidad de un objeto. por segundo cuadrado, por ejemplo Cuando un automóvil está parado, su aceleración es 0. Después de arrancar, acelera de 0 metros por segundo a 10 metros por segundo en 10 segundos. Asimismo, si un automóvil tarda 10 segundos en desacelerar de 10 metros por segundo a 5 metros por segundo, su aceleración es negativa. El acelerómetro de tres ejes mide la aceleración del eje XYZ del avión.
En nuestros viajes diarios, encontramos nuestra propia dirección basándonos en las señales de tráfico o en la memoria. El sensor geomagnético detecta el geomagnetismo y es una brújula electrónica que permite al avión conocer su dirección de vuelo, su dirección de morro y encontrarla. su misión y ubicación del domicilio. El barómetro mide la presión atmosférica en la ubicación actual. Todos sabemos que cuanto mayor es la altitud, menor es la presión del aire. Es por eso que los humanos tienen mal de altura después de ir a la meseta. El barómetro calcula la altitud actual midiendo la presión del aire. en diferentes ubicaciones la diferencia de presión del aire es toda la unidad de medición inercial de la IMU. Su función en la aeronave es detectar los cambios de actitud de la aeronave, como si la aeronave está actualmente inclinada hacia adelante o hacia la izquierda y hacia la derecha, la dirección de la misma. morro, altitud, etc., etc.
Su función en la aeronave es detectar cambios en la actitud de la aeronave, como si la aeronave está actualmente inclinada hacia adelante o hacia la izquierda y hacia la derecha, la dirección del morro, la altitud y otros datos básicos de actitud. Entonces, ¿qué papel juegan estos datos en el? ¿aire?
La función más básica del control de vuelo es controlar el equilibrio de la aeronave en el aire, que es medido por la IMU. La IMU detecta los datos de inclinación actuales de la aeronave y los compila en un sistema electrónico. señal a través de un compilador En este momento, esta señal se transmite al microcontrolador dentro del control de vuelo, que es responsable del cálculo, y calcula la dirección y el ángulo de compensación en función de los datos actuales de la aeronave. una señal electrónica y transmitida al dispositivo de control de vuelo en el microcontrolador. El microcontrolador es responsable de calcular la dirección y el ángulo de compensación de acuerdo con los datos actuales de la aeronave. Después de compilarse en una señal electrónica, se transmite al mecanismo de dirección o al motor. El motor o mecanismo de dirección completa la acción de compensación después de ejecutar el comando. Luego, después de que el sensor detecta que la aeronave está estable, transmitirá la señal real. datos de tiempo al microcontrolador nuevamente, y el microcontrolador detendrá la señal de compensación. Esto es. Se forma un ciclo. La mayoría de los controladores de vuelo tienen básicamente un ciclo de 10 HZ, que se actualiza diez veces por segundo. Esta es la función más básica del control de vuelo. Sin esta función, una vez que se inclina al girar, el avión perderá rápidamente el equilibrio y se estrellará, o seguirá acelerando o bajando el acelerador sin un barómetro para medir su altitud. En segundo lugar, el control de vuelo de los aviones de ala fija también tiene un sensor de velocidad del aire. El sensor de velocidad del aire generalmente está ubicado en el ala o la nariz, pero no detrás de la hélice. El sensor de velocidad del aire es un sensor que mide la presión del aire en ambas direcciones. Mide la presión del aire estática y, al revés, mide la presión del aire a barlovento. Al calcular la diferencia de presión entre la presión del aire a barlovento y la presión del aire estática, se puede calcular el caudal de aire actual, que generalmente es metros/segundo.
Con las funciones más básicas de equilibrio, altitud y brújula, los aviones no pueden navegar de forma independiente. Al igual que cuando vamos de compras a un centro comercial, primero necesitamos saber la ubicación del centro comercial y dónde nos encontramos, y. luego, de acuerdo con las condiciones del tráfico, planifique su ruta. Lo mismo ocurre con el control de vuelo. Primero, el control de vuelo necesita conocer su ubicación y luego necesita posicionamiento, que es lo que a menudo llamamos GPS. Ahora el posicionamiento incluye GPS, Beidou y sistemas de posicionamiento de redes móviles, pero este es el. El peor sistema de posicionamiento de la red móvil está bien si el error es de decenas de metros, pero si es de varios miles de metros, no funcionará. Este error es inaceptable para el controlador de vuelo, ya que el sistema de posicionamiento GPS es relativamente temprano y abierto. , la mayoría de los controladores de vuelo utilizan el sistema de posicionamiento GPS para localizar la posición de la aeronave de la mejor manera. Por lo tanto, la mayoría de los controladores de vuelo utilizan GPS y algunos utilizan el posicionamiento Beidou. La precisión es básicamente de 3 metros. Generalmente es de unos 50 centímetros en un área abierta. Debido a interferencias ambientales u obstrucciones como edificios y árboles, el posicionamiento puede ser deficiente y se pueden detectar señales falsas. Esta es también una razón importante por la que los drones civiles se estrellan y desaparecen con frecuencia.
El principio del posicionamiento GPS es el posicionamiento de tres puntos. Los satélites de posicionamiento GPS se mueven en el cielo a 22.500 kilómetros de distancia de la superficie terrestre. Sus órbitas forman un plano de malla, es decir, pueden llegar a cualquier lugar de la Tierra. En un momento dado se pueden recibir más de tres señales de satélite al mismo tiempo. Los satélites emiten continuamente señales de radio que contienen paquetes de datos, incluidas señales horarias. Al interpretar los paquetes de datos y las señales horarias de múltiples satélites, un receptor GPS puede calcular claramente su distancia desde cada satélite y utilizar relaciones vectoriales triangulares para calcular su posición. El compilador compilará esta señal en una señal electrónica y la enviará al controlador de vuelo, de modo que el controlador de vuelo pueda conocer su propia posición, la posición y distancia de la misión, la posición y distancia de casa, y la velocidad y altitud actuales. , y luego el control de vuelo. El robot volará la aeronave hasta el lugar de la misión o hasta casa.
Como acabamos de decir, el GPS puede medir tanto la velocidad como la altitud, entonces, ¿por qué necesitamos un barómetro y un indicador de velocidad aérea? Esto es para eliminar errores cuando el avión vuela, no entra en contacto con el suelo, sino que contacta directamente con el aire. Suponiendo que el entorno de vuelo es un entorno sin viento, el avión acelera mientras rueda sobre el suelo y acelera a una velocidad de 20 metros. por segundo, y luego tira del timón para despegar. El valor medido por el GPS es exacto, pero si es viento en contra es porque el movimiento relativo de las alas y el aire alcanza una determinada velocidad para producir una determinada cantidad de fuerza. Para que la aeronave despegue, si hay viento de cola y la velocidad del viento es de 10 metros por segundo, la aeronave solo necesita acelerar a 10 metros por segundo para despegar del suelo normalmente. La velocidad relativa del aire ha alcanzado los 30 metros por segundo, o hay viento al despegar y la velocidad del viento es de 20 metros por segundo. La velocidad del GPS del avión ha alcanzado una velocidad de 20 metros por segundo. en este momento, el avión no se moverá porque la velocidad relativa del aire es de 0 metros. Si tira del elevador en este momento, el avión no se moverá porque la velocidad relativa del aire es de 0 metros, si tira del. ascensor en este momento, el avión no se moverá, porque la velocidad relativa del aire es 0 metros, si tira del ascensor en este momento, el avión no se moverá. Debido a que la velocidad relativa del aire es 0 metros, no puede cumplir con las condiciones de despegue y debe acelerar a 40 metros por segundo para lograr el despegue elevado. Esta es la función del indicador de velocidad aérea. El GPS solo mide la velocidad sobre el terreno, que solo cae a 100. El GPS también puede establecer la altitud. En primer lugar, la precisión de posicionamiento del GPS es de 3 metros, lo que significa que el control de vuelo puede detectar. El doble de error en la dirección de la aeronave. Si la señal no es buena, puede ser de más de diez metros y no hay posicionamiento GPS, y los datos de altitud del GPS son la altitud en lugar de la altura vertical en el suelo. por lo que la altitud del GPS no funciona en el control de vuelo. Por lo tanto, la configuración de altitud del GPS es inútil en el control de vuelo. Con el control de vuelo por GPS, también puede conocer la ubicación de la aeronave, la ubicación de origen de la aeronave y la ubicación de la misión, pero ¿cómo se puede saber la misión en el control de vuelo y la ubicación de origen de la aeronave? El papel de la estación terrestre.
La estación terrestre es la estación base en tierra, que también es la sede de la aeronave. La estación terrestre se puede dividir en una estación terrestre de un solo punto o una estación terrestre multipunto. , un aeropuerto de aviación civil es una estación terrestre, que se utiliza en todo el país e incluso en todo el país. Todas las estaciones terrestres del mundo están en la red horaria. Pueden conocer claramente los aviones que vuelan en el cielo y pueden monitorear el tiempo de los aviones. ruta de vuelo actual, estado, etc., así como programación de horarios, etc. en cualquier momento. La mayoría de los UAV que utilizamos son estaciones terrestres de un solo punto, generalmente tripuladas por una o más personas, incluidos técnicos, personal de campo, personal de logística, personal de comunicaciones y personal de mando.
Los equipos de las estaciones terrestres generalmente consisten en controles remotos, computadoras, monitores de video, sistemas de energía, walkie-talkies y otros equipos. Generalmente, es simplemente una computadora, un walkie-talkie y un control remoto. La computadora está equipada con un software de control de la aeronave, utiliza la herramienta de planificación de rutas para planificar la ruta de vuelo de la aeronave y establecer la altitud de vuelo, la velocidad de vuelo, la ubicación del vuelo, la misión de vuelo, etc. La estación de transmisión de datos conectada a través del puerto de datos resume los datos de la misión. La estación de radio digital recopila los datos de la misión y los transmite al control de vuelo. Aquí hablamos de la estación de radio digital es la estación de radio de transmisión de datos, que es similar a nuestros oídos más armoniosos. diciéndonos qué misión hacer hoy, y la aceptamos. Luego se realizan las tareas y las respuestas. Al realizar las tareas, la situación en tiempo real se informa al líder en tiempo real.
La radio digital es la principal herramienta para la comunicación entre aeronaves y estaciones terrestres. Generalmente, los protocolos de interfaz utilizados por las radios digitales incluyen interfaz TTL, interfaz RS485 y interfaz RS232. También hay algunas interfaces de bus CAN-BUS. Frecuencias de 2, 4 GHZ, 433MHZ, 900MHZ, 915MHZ, generalmente 433MHZ son más comunes, porque 433MHZ es una banda de frecuencia abierta, además 433MHZ tiene las ventajas de una longitud de onda más larga y una fuerte penetración, por lo que la mayoría de los usuarios civiles generalmente usan 433MHZ, y la distancia es de 5 kilómetros a 15 kilómetros Va de kilómetros a kilómetros e incluso más. El objetivo final a conseguir es la comunicación entre el avión y el ordenador. El ordenador debe transmitir una gran cantidad de datos como la misión del avión, la altitud y la velocidad del avión durante el vuelo a través de él.
Esto nos permite monitorear el estado de la aeronave en cualquier momento y modificar el rumbo de la aeronave según sea necesario.
El principio de funcionamiento de todo el control de vuelo del UAV es abrir la estación terrestre, planificar la ruta, abrir el control de vuelo, cargar la ruta al control de vuelo y luego configurar los parámetros para el despegue automático. y aterrizaje, como la velocidad de despegue desde el suelo, ángulo de elevación (ángulo de ataque de despegue, también conocido como ángulo de ataque), altitud de ascenso, altitud final, radio o diámetro del círculo, borrar el indicador de velocidad aérea, etc. luego verifique los controles de vuelo en busca de errores y alertas, y luego inicie el despegue. Después de despegar, flotará durante algunas semanas antes de volar al punto de la misión, realizar la misión y finalmente aterrizar. Generalmente se recomienda lanzarse en paracaídas en el campo o deslizarse manualmente, según la ubicación. Si la aeronave se desvía de la ruta durante el vuelo, el control de vuelo continuará corrigiendo el error hasta que se reinicie.