视频欣赏 夜间室外遥控器遥控飞行: ml 办公室手机遥控飞行:
四个电机的转速做相应的变化即可实现四轴 横向、纵向、竖直方向和偏航方向上的运动
自动控制原理 为了保持飞行器的稳定飞行,在四轴飞行 器上装有 3 个方向的陀螺仪和 3 轴加速度传 感器组成惯性导航模块,可以计算出飞行 器目前相对地面的姿态以及加速度、角速 度。飞行控制器通过算法计算保持运动状 态时所需的旋转力和升力,通过电子调控 器来保证电机输出合适的力。
自动控制原理
遥控器通道概念 飞控板 接收机 THRO 油门(第 3 通道) RO 副翼(第 1 通道) PI 升降舵(第 2 通道) YA 方向舵(第 4 通道) MO 起落架(第 5 通道,
MWC 飞行器 MWC 是 MultiWii Copter 的缩写,他是法国的一个叫做 Alex 的航 模爱好者编写的飞控代码。 MWC 本身没有约束硬件结构,所 以大家通过修改代码来适配不同的硬件。 英语好的同学可以直接去他的官网查看最新进展。 MWC 固件是用 Arduino IDE 来编写,支持 Arduino 发布的几种 主要的 AVR 开发板 Pro Mini/Pro Micro/Mega 等,也可支持使用 STM32 的 Arduino 兼容平台。魔飞是基于 Arduino Pro Mini 来设 计,使用 ATmega328P 单片机。
MWC 飞行器构成 1 ,供电部分,使用一节 350mah 的锂电池供电。而不管多少容量的锂电池,一节电 池的电压总是在 3.6V-4.2V 之间。但是飞控部分需要两种电压 5V 和 3.3V 。所以需要 升压模块把电压升高并稳定在 5V ,同时另一路是降压并稳定在 3.3V 。 2 ,飞控部分,主要由 MCU 和传感器组成,这里的 MCU 使用的是 Arduino pro- mini 。传感器则是 MPU6050 ,标准的六轴传感器(三轴加速度,三轴陀螺仪)。 3 ,动力部分,是 4 个空心杯电机以及四个电调(空心杯电机的电调相对简单,就是 一个 mos 管)。因为 MCU 没有足够的电流直接驱动电机,所以必须接电调(全称电 机调速器)。 4 ,通信部分,有三种通信方式, PPM 可以连接遥控器接收机可以用于遥控器遥 控, UART 可以连接 FTDI 用于烧写代码以及调试参数, UART 同时可以用于接蓝 牙,用于手机遥控或者远程调试参数。
如何给 MWC 飞控写代 码 1 , mwc 四轴飞行器一架。 2 ,串口烧写器一个。 3 , usb 串口线一根。 4 ,排针以及电烙铁。
需要准备的软件 1 , arduino 程序 下载地址: 2 , mwc 代码 下载地址: Alex 会持 续更新,这里我以 2.2 版本的做讲解。 3 , ftdi 驱动 下载地址: 4 , JAVA 虚拟机 下载地址:
修改代码 1 ,打开 mwc 代码文件 MultiWii.ino ,选择 试图编译一下,会发现系统报错,因为有很多函数没有配置,需 要对代码进行配置后才可以编译完成。 2 ,打开 config.h ,首先是用 Ctrl+F 找到 #define QUADX ,去掉前面的 “//” 符号, “//” 后面的语句在 C 语言中不 会被识别,所以去掉意思就是选择 X4 模式飞行。 3 ,找到 #define MPU6050 ,同样去掉前面的 “//” 符号,意思就是说我们使用 MPU6050 传感器。 4 ,去掉 //#define FORCE_ACC_ORIENTATION(X, Y, Z) {accADC[ROLL] = Y; accADC[PITCH] = -X; accADC[YAW] = Z;} //#define FORCE_GYRO_ORIENTATION(X, Y, Z) {gyroADC[ROLL] = -Y; gyroADC[PITCH] = X; gyroADC[YAW] = Z;} 这两行的 “//” ,然后修改成如下: #define FORCE_ACC_ORIENTATION(X, Y, Z) {accADC[ROLL] = X; accADC[PITCH] = Y; accADC[YAW] = Z;} #define FORCE_GYRO_ORIENTATION(X, Y, Z) {gyroADC[ROLL] = -Y; gyroADC[PITCH] = X; gyroADC[YAW] = -Z;} 5 ,找到 #define EXT_MOTOR_RANGE ,去掉前面的 “//” ,因为我们使用空心杯电机,所以是用 pwm 控制。 至此我们就编译完成了代码。可以准备烧录了。
烧写代码: 把串口烧写器插在 mwc 飞行器上面,然后接通 miniusb ,点击 upload 就完成了烧写。 GUI 调试: mwc 提供了一个参数调节 GUI, 在代码的 MultiWiiConf 文件夹中,在使用这个软件之前,必须要安装 JAVA 虚拟机。 具体操作讲解可以参照一下链接:
GUI 调试 往飞控里烧玩程序之后,需要打开 GUI ,即 MultiWii /MultiWiiConf 文件夹下的 MultiWiiConf.exe 。之前讲过,要想运行 MultiWiiConf.exe ,得先安装 JAVA 虚拟机。 Multiwii 的 GUI 程序需要 JAVA 虚拟机的支持 成功运行则出现如下界面
GUI 调试
A 、校准加速度计 具体操作:将飞控板或四轴整体放置在水平面上,比如房间的大理石地面等。用 FTDI 连接电脑和飞控,运行 GUI ,点击 CALIB_ACC ,你会发现 ACC 的 pitch 、 roll 、 Z 三轴输出值会变成 0,0,512 左右的值,则表明校准完成。 B 、校准磁强计 具体操作:在校准了加速度计基础上,点击 CALIB_MAG ,这时你会发现飞控板指示灯在闪烁,现在你有 30 秒的 时间来把飞控板或四轴整机分别绕着 pitch 、 roll 、 yaw 三轴旋转 360 度以上,为避免旋转不够,最好每个轴都旋转 两周。校准完成之后找个指南针测试一下。 提示:最好没把飞控板固定到机架之前就校准磁强计,这样方便一些。若飞控板固定了,校准磁强计得拿着偌大 个四轴绕各轴转 360 度, USB 线绕来绕去的很麻烦的。当然以后可以用蓝牙来校准,这个以后再介绍。 C 、调整 PID 参数 具体操作:将鼠标定位在待调整的 PID 参数上,按住鼠标左键左右移动鼠标即可调整该数值,很为奇特。 其实 PID 参数默认即可,初期不必调整,默认参数就能飞的很稳。后期飞特技等再调整即可。 D 、调整油门曲线 如果你在试飞过程中发现让四轴达到悬停非常难,油门非常不好把握,一拉油门就升老高,一降油门就直接落到 地上,那你应该调整油门曲线。比如 MID 设为 0.4 , EXPO 设为 0.7 等。遥控曲线不必设置,默认参数就很好。
四轴整机调试 遥控器设置 油门通道:向前推动摇杆, GUI 里油门通道示数变大;向后拉摇杆, GUI 里油门通道示数变 小。 升降舵通道:向前推动摇杆, GUI 里油门通道示数变大;向后拉摇杆, GUI 里油门通道示数变 小;自动回中 GUI 示数在 1500 左右。 副翼通道:向右推动摇杆, GUI 里油门通道示数变大;向左推动摇杆, GUI 里油门通道示数变 小;自动回中 GUI 示数在 1500 左右。 方向舵通道:向右推动摇杆, GUI 里油门通道示数变大;向左推动摇杆, GUI 里油门通道示数 变小;自动回中 GUI 示数在 1500 左右。 三档开关通道:低档 GUI 示数 1000 左右;中档 GUI 示数 1500 左右;高档 GUI 示数 2000 左右。 要求各通道最小值在 1050 以下,最大值在 1950 以上。 然后升降舵、副翼、方向舵三个通道需要校准中立点(即摇杆自动回中那个值),利用遥控器 各通道旁边的微调开关,将以上三通道的中立点校准到 1500 左右,偏差不超过正负 4 。
尝试解锁 尝试解锁之前不要接上电池,接了电池解锁之后电机就会 动了。初始时先看看解锁后 GUI 上的各电机输出是否正常。
常见 A&Q 能否增加电池容量来增加飞行时间 答案是不可能。为什么呢?举个例子吧,一个人要 穿越沙漠,需要背负一定的粮食做补给,很明显不 是粮食越多越好,因为粮食太多了,人体消耗的能 量也会随之增加,可能没走几步就累死了。同样的 增加电池的容量,意味着增加了飞机的重量,那么 需要额外的能量去承载这些额外的重量。 电机的转速是有极限的,当负重到一定的时候,可 能都飞不起来了。
常见 A&Q 是否可以用太阳能电池板来给四轴供电 那么也有同学说,用太阳能电池板吧,还是那个例 子,那个哥们要穿越沙漠,这次他不用带粮食了,他 带了一个花盆,花盆中种了一棵菜,他认为菜长出来 之后就可以吃了,显然菜的生长速度赶不上他的食用 速度啊,如果他带了很多菜,根本背不动啊。 这里给出一组数据,四轴飞行器能负重 5g , 5g 左右的 太阳能电池板所创造的能量可能只有几 mW ,而四轴 飞行器需要的能量是几 W ,差了一千倍。按照现在我 们能买到的太阳能电池板的规格来说,太重了!!!
常见 A&Q 电池 标配电池为 350mah 动力锂电池,倍率 15C ,什么是 15C 呢?就是可以以 15 倍的容量电流放电, 比如我们的电池是 350mah 的,则 15C 的最大放电电流为 350ma*15=5250mA=5.25A 。这是有别 于一般的锂电池的,一般的锂电池(如手机, mp3 电池)都只支持小电流放电,大电流放电会 严重损坏电池,甚至爆炸。所以大家千万不要用普通的锂电池接在四轴飞行器上。 - 另外我们的电池是不带锂电池保护板的,所以使用时需要格外注意。为什么不带保护板呢?普 通手机或者 mp3 的电池都是带保护板的,用于保护电池免于欠压,短路等故障。但是由于我们 的四轴飞行器需要大电流放电,而保护板会限制电池的放电电流,所以我们的电池没有用保护 板 - 因为没有保护板,所以电池使用时需要格外注意: 1. ** 短路 ** ,电池不用时,请不要靠近金属物件摆放,最好用泡沫等绝缘物件包裹。 2. ** 欠压 ** ,不要贪图飞行时间,发现四轴飞行器动力不足时请立即充电,有条件的可以购买 万用表测量电压,或者购买我们的简易电压计测量电压,电压低于 3.6V 时请立即充电,以免损 坏电池。 3. ** 过冲 ** ,虽然我们的充电器设置了过冲保护,但是出于安全考虑,充电时最好有人值守, 充完后请立即拔下电池。
常见 A&Q 迷你四轴挂载摄像头的几种方式 1 ,用 sd 卡存储,降落上拷贝出来看。方案: 价格便宜,重量轻。但是你完全不知道自己当 时拍的什么。 2 , wifi 实时图传。方案:价格昂贵,重量重。 至少需要一个 wifi 模块,重量就加了不少。 3 , 5.8G 实时图传。方案:价格更贵,重量中 等。需要额外配备显示器