由于植保四軸飛行器在高原地區(qū)進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)過(guò)程中負(fù)載不斷減小,加上外界風(fēng)力較大等因素,其系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)逐漸減弱,干擾較大時(shí)很可能會(huì)失控。因此,該文設(shè)計(jì)了由遙控板、飛控板、慣性測(cè)量單元以及2.4G無(wú)線通信模塊等組成的飛行系統(tǒng),實(shí)時(shí)解算得到飛行器角速度和角度兩個(gè)姿態(tài)參數(shù),將角度參數(shù)用于Simulink仿真,比較模糊控制和傳統(tǒng)PID控制的仿真結(jié)果可知,采用模糊PID控制算法的系統(tǒng)響應(yīng)速度明顯加快,超調(diào)量趨于0,可實(shí)現(xiàn)四軸飛行器的穩(wěn)定飛行。 

【文章來(lái)源】：自動(dòng)化與儀表. 2020,35(08)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

四軸飛行器的結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由MPU6050運(yùn)動(dòng)傳感器、2.4G無(wú)線通信模塊、遙控板和飛控板等組成[6]。飛行器的工作原理如圖2所示。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)外部因素發(fā)生改變時(shí)，四軸飛行器的穩(wěn)定性將會(huì)減弱，MPU6050傳感器會(huì)將檢測(cè)到的干擾信號(hào)傳給飛控板，然后數(shù)據(jù)被2.4G無(wú)線通信模塊接收后發(fā)給遙控板，此時(shí)需手動(dòng)操作4向搖桿來(lái)控制飛行器姿態(tài)，當(dāng)飛行器穩(wěn)定后，遙控板會(huì)將處理后的信號(hào)通過(guò)2.4G無(wú)線通信模塊傳給飛控板，四軸飛行器接收到信號(hào)后，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)迅速得到調(diào)整以保持自身姿態(tài)穩(wěn)定。2 四軸飛行器力學(xué)模型研究

在該系統(tǒng)中，通過(guò)IMU實(shí)時(shí)解算的姿態(tài)參考系數(shù)與理想?yún)⒖枷禂?shù)的偏差，參照飛行器實(shí)時(shí)狀態(tài)，輸出合適的電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)飛行器的穩(wěn)定飛行[9]。根據(jù)PID控制原理，采用方波信號(hào)作為輸入角度，搭建起四軸飛行器俯仰方向的PID控制模型如圖3所示。圖3中PID控制器會(huì)由輸入的角度偏差對(duì)應(yīng)輸出相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，增益K主要取決于系統(tǒng)自身負(fù)載和電機(jī)初始轉(zhuǎn)速ω0。為了使仿真系統(tǒng)超調(diào)量不超過(guò)響應(yīng)信號(hào)最大值，系統(tǒng)上升時(shí)間不超過(guò)2 s。系統(tǒng)PID參數(shù)受飛行器自身負(fù)載的影響，K取不同值時(shí)，系統(tǒng)受到的擾動(dòng)也不同，通過(guò)不斷調(diào)節(jié)PID的控制參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)PID各系數(shù)集中在如下范圍內(nèi)：5≤kp≤7,1≤kd≤3,ki≤0.3，如果在該范圍之外，就無(wú)法得到理想的仿真效果。選取幾組PID參數(shù)為kp=6,ki=0.05,kd=1及3，方波幅值為20。由于四軸飛行器在農(nóng)業(yè)作業(yè)過(guò)程中自身負(fù)載會(huì)不斷減�。碖值改變），若系統(tǒng)負(fù)載也在1、3之間轉(zhuǎn)換，仿真時(shí)間設(shè)為20 s，則系統(tǒng)響應(yīng)曲線如圖4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3421298