2018年10月08日

在一些小型無人機的硬件組成中,用到陀螺儀、加速度傳感器硬件及功能的無人機產品相當常見。另外,還有一些無人機會使用到傾角傳感器,來實現對姿態穩定的控製。由此可見,無人機中的陀螺儀和傾角傳感器發揮著非常重要的作用。


知道,無人機的飛行控製係統是其最主要的組成部分之一,而姿態的穩定控製是對無人機順利執行各項任務的有效方法。在目前無人機實際製造和應用中,部分無人機產品基於三軸陀螺儀和傾角傳感器,來構成全姿態的增穩控製係統。


無人機內回路中的陀螺儀和傾角傳感器


無人機姿態增穩控製屬於內回路控製,它包括姿態保持與控製、速度控製等模式。內回路控製是在以三軸陀螺儀和傾角傳感器獲取無人機飛行姿態的基礎上,通過對升降舵、方向舵的控製,完成飛行姿態的穩定與控製。


其中,三軸陀螺儀主要用來測量無人機在飛行過程中俯仰角、橫滾角和偏航角的角速度,並根據角速度積分計算角度的改變。而一般采用雙軸傾角傳感器,與三軸陀螺儀構成全姿態增穩控製回路。


陀螺儀測量得到的角速度信息用作增穩反饋控製,使飛機操縱起來變的更“遲鈍”一些,從而利用傾角傳感器測得飛機橫滾角和俯仰角。然後將陀螺儀測得的角速率信息和傾角傳感器測得的姿態角進行捷聯運算,得到融合後的姿態信息。這種較為複雜的捷聯算法,能夠使姿態精度得到很大提高。


無人機內回路控製是外回路控製的基礎和核心


另外,外回路控製是以GPS模塊的位置、航向信號、氣壓傳感器的氣壓高度信號為基準的,它通過導航控製方法計算出飛行器的預定航線和實際航線。


因而可以說,內回路控製作為飛行控製的核心回路,也是飛行高度、航跡等外回路控製的基礎。內回路控製可以說是外回路控製的基礎,對其能否穩定飛行起著至關重要的作用。


總體來說,從實際應用的效果看,基於三軸陀螺儀和傾角傳感器構成的姿態增穩控製係統,不僅滿足了一些無人機現階段任務要求,還達到了良好的效果,為同類無人機的開發與研製提供了一套行之有效的方法。


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