無名創新開源飛控進階學習

1.獨立完成飛行器所有代碼編寫、調試、硬件電路製作和機械結構組裝:

完成的飛行器主要有迷你四旋翼、250機型、330機型、F450機型四旋翼,同時也完成了遙控器的製作(基於MPU6050、SPL06、IST8310傳感器組合的第一版飛控已經開源:個人github頁、電路城等)。

2.四旋翼動力學模型的分析:

分析出飛行器在空中運動時,飛行狀態與各機臂動力間的關係。

3.濾波器設計:

針對傳感器內部低通後輸出數據具有滯後性,本項目中,對傳感器採集時不設置內部低通,比較原始信號在四旋翼懸停油門附近與靜止時的頻譜圖,確定因震動產生的傳感器噪聲截止頻率,設計二階巴特沃斯濾波器對噪聲信號進行處理。同時針對姿態解算與慣性導航主導傳感器不同,本項目中同一量在不同使用條件下的截止頻率也不一樣。

4.姿態解算:

利用互補濾波、梯度下降、EKF算法完成四元數的更新,經歐拉角轉換得出姿態的俯仰和橫滾角。本項目中,避免磁力計干擾引起水平姿態角解算錯誤,磁力計不參與水平姿態矯正,直接採用一階互補濾波算法獲取飛行器的偏航角。

5.慣性導航:

根據加速度計比力模型,將三軸加速度計原始數字量,通過在載體系統到導航系下的旋轉矩陣歸一化處理後,得到導航座標系下比力加速度,減去重量加速度後,得到用以導航的運動加速度,本項目前期對APM飛控採用的基於經典迴路反饋法的三階互補方案原理進行了論證與設計實現,接著對豎直位置、速度採用單觀測量的卡爾曼濾波進行慣導融合,接著針對氣壓計觀測傳感器滯後性,導致快速運動時,慣導收斂慢問題,提出了一種帶延時修正的慣性融合算法。目前水平方向慣導融合採用的是雙觀測量帶延時修正的卡爾曼濾波慣導算法,已實現戶外GPS定位下的目標點懸停


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