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四轴飞行器及PID控制算法的介绍

消耗积分:0 | 格式:rar | 大小:0.1 MB | 2017-09-19

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  从陀螺仪器的三轴角速度通过四元数法得到俯仰,航偏,滚转角,这是快速解算,结合三轴地磁和三轴加速度得到漂移补偿和深度解算。

  姿态的数学模型坐标系

  姿态解算需要解决的是四轴飞行器和地球的相对姿态问题。地理坐标系是固定不变的,正北,正东,正上构成了坐标系的X,Y,Z轴用坐标系R表示,飞行器上固定一个坐标系用r表示,那么我们就可以适用欧拉角,四元数等来描述r和R的角位置关系。

  四轴飞行器及PID控制算法的介绍

  姿态的数学表示

  姿态有多种数学表示方式,常见的是四元数,欧拉角,矩阵和轴角。在四轴飞行器中使用到了四元数和欧拉角,姿态解算的核心在于旋转。姿态解算中使用四元数来保存飞行器的姿态,包括旋转和方位。在获得四元数之后,会将其转化为欧拉角,然后输入到姿态控制算法中。姿态控制算法的输入参数必须要是欧拉角。AD值是指MPU6050的陀螺仪和加速度值,3个维度的陀螺仪值和3个维度的加速度值,每个值为16位精度。AD值必须先转化为四元数,然后通过四元数转化为欧拉角。在四轴上控制流程如下图:

  四轴飞行器及PID控制算法的介绍

  下面是用四元数表示飞行姿态的数学公式,从MPU6050中采集的数据经过下面的公式计算就可以转换成欧拉角,传给姿态PID控制器中进行姿态控制。

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