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如何利用51单片机去制作一种微型四轴飞行器呢

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 如何利用51单片机去制作一种微型四轴飞行器呢？ 0
2021-12-20 06:48:50　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 32 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报艾玛相关推荐 • 如何去实现一种四轴飞行器的硬件设计呢 1535 • 51单片机可以做四轴飞行器吗？ 23720 • 怎样去设计一种基于STMF103处理器的微型四轴飞行器呢 2096 • 谁有用51单片机做的四轴飞行器资料给我看下 3163 • 求微型四轴飞行器的教程 3931 • 如何学习制作四轴飞行器 2528 • 介绍一种基于四轴飞行器的双闭环PID控制算法 1334 • 如何去实现一种四旋翼飞行器的设计呢 1912 • 怎么选择四轴飞行器的遥控器？ 5810 • 如何用stm32制作四轴飞行器 4269 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 用51单片机做的四轴？以前别人这样说我们只能呵呵一笑说声逗比，但是现在的51早已不是当年的51,6路15位硬件PWM+2路CCP的16位硬件PWM，相当于是8路15位硬件PWM，mega328都可以直接秒掉，而mega328却正是市售MWC飞控的主控，mega328速度16MHZ，等效16MIPS，IAP15W4K61S4@28MHZ，等效25MIPS，运算速度也秒了mega328，也就是说，用51单片机做四轴绝对不成问题。本人目前大二，做得不尽人意之处欢迎指教，不过麻烦说得别太专业化，我连模拟电路都还没学过，自动控制原理都还只自己看了一些些，太高深的懂不起，但是卡尔曼滤波，PID参数整定还是会的。相关设计参数：供电：容量：650MAH(毫安）电压3.7v 倍率20c 电机：716空心杯+7.5厘米有刷【电压】：3.7V，空载电流110ma左右，堵转1.54A 【尺寸】：直径7mm长16MM轴径1mm 【转速】：空载40000rpm MCU:IAP15W4K61S4@28MHZ STM32F103C8T6 稳压器件 AMS1117输出电压为3.3V的正向低压降稳压器陀螺仪加速度计：MPU-6050 ROLL/PICTH 两轴姿态角 GPIO_Speed_50MHz 速度级别磁场传感计：HMC5883L 霍尼韦尔 HMC5883L 是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，应用于低成本罗盘和磁场检测领域。无线芯片：NRF24L01+ GPIO_Speed_10MHz 电机驱动MOS管：AO3400 N沟道 MOS管保护用肖特基：BAT54ST 下载口防静电TVS:Rclamp0524P 机架：9494mm PCB厚度：1.2mm FR-4 软件相关参数：姿态解算&电机控制频率： 125HZ(8ms) PWM频率：28KHZ 1000精度滤波算法：卡尔曼滤波器平滑滤波 PID控制：PID=Pe(n)+I[(e(n)+e(n-1)+...+e(0)]+D[e(n)-e(n-1)] mpu6050 ALIENTEK 推出的一款高性能三轴加速度+三轴陀螺仪的六轴传感器模块，并可利用自带的数字运动处理器（DMP: Digital Motion Processor）硬件加速引擎，通过主IIC 接口，向应用端输出姿态解算后的数据。 NRF24L01 是一款无线通信通信芯片，采用FSK 调制。可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度最高可达到2Mbps。 NRF24L01采用SPI通信，可以很方便的连接到MCU上面。浅谈PID整定和姿态解算。 PID的整定是个让很多人都感到头痛的问题，在此，我想强调一句，PID整定必须建立在良好的姿态解算的基础上才能进行，否则根本没法弄出一个很好的效果。举个例子，我的这个四轴，用互补滤波进行姿态处理，P最多调到3。再调大由于姿态解算不过关，P越大输出的姿态震动越大，即使D调大系统也没法收敛，也就是说这个系统发散了。而用卡尔曼滤波我可以把P调到4.5而且回复也有力，飞起来也稳。在姿态解算中，有很多种方法，我这采用的就是普通的姿态角，其他的解算方法还有四元素，欧拉角，等等，其实四元数还是要转化为欧拉角才能用于PID，不过四元数没有欧拉角中万向节死锁的问题。具体请百度：四元数，欧拉角，万向节死锁。在此不一一赘述。我这的姿态解算原理比较简单，就是对三轴加速度的值进行三角函数运算即可。举个例子，首先我从加速度计中获取数据。 Accel_y= GetData(ACCEL_YOUT_H); Accel_x= GetData(ACCEL_XOUT_H); Accel_z= GetData(ACCEL_ZOUT_H); 再进行转化，转化公式在MPU6050数据手册里有 Angle_ax=(Accel_x)/8192; Angle_az=(Accel_z)/8192; Angle_ay=(Accel_y)/8192; 好了，这里得到的就是我们需要的加速度的值，取值范围0-1，也就是多少个g，g是重力加速度这个就不用说了吧。之后用反三角函数进行运算： AngleAx=atan(Angle_ax/sqrt(Angle_ayAngle_ay+Angle_azAngle_az))180/3.141592657; 公式：X轴角度=arctan（Angle_ax/开根号（Angle_ay^2+Angle_az^2））好了，这里得到的是弧度制的角度，再乘180除以π即可得到所需的角度值。之后要对得到的值进行滤波，为什么要滤波呢，因为加速度计对震动特别敏感，一点震动就大姨妈，得到的角度值是不怎么准确的，不过大致在实际角度的上下。而陀螺仪对震动不敏感，随便怎么震动都不会高潮。陀螺仪输出的数据是多少度一秒，据此进行积分，可以得到短时间内系统的姿态。不过陀螺仪有温飘，温度偏移一点他的误差就会大一点，故要用加速度计的值来对陀螺仪的值进行校准。修正他的温飘误差以及积分误差。这就是互补滤波的原理，短时间内以陀螺仪的值为准，长时间内以加速度计的值来对陀螺仪校准，二者优势互补，去掉不好的一面，这样得到的值就比较理想了。互补滤波公式举例：Angle=0.95(Angle-Angle_gydt)+0.05AngleAx; 前面的0.95和0.05是对陀螺仪角度和角速度角度的权值，意思就是你相信哪个的程度更大一点，因为震动是双向的，故对加速度计进行低通滤波会使加速度计输出的值接近实际值，什么是低通滤波呢，打个比方，当前角度=0.95乘上次的角度+0.05乘测量的角度，这就是对测量值进行低通滤波，dt是积分时间，就是定时器定时的时间，我这取8ms，即dt=0.08。至于卡尔曼滤波，就是一个先进行估计，再根据实际测量的值修改卡尔曼参数，最后再算误差，里面涉及到线性代数，概率论的相关知识再谈PID，** 得到了实时姿态，就知道了误差，知道了误差就要对电机进行控制，在PID中，P指比例，I指积分，D指微分，换种说法，P指回复力，P的输出值=P误差；P越大偏差所引起的回复力越大。是系统能够回到0点的主要力。D是系统运动的阻力，D的输出值=D（当前误差-前一次误差），D的存在能阻止系统运动。I是系统静差的消除力，比如你四轴的重心偏了，四轴会朝一边偏，对误差进行积分再乘以I即可消除这种机械结构引起的偏移。I的输出值=I*所有误差积分之和。光有P存在的情况，系统一有偏差，就会立马回复，不过到0点时由于惯性，会继续运动，故光有P的话系统会震荡，根本停不下来。故需要D，这个系统运动的克制力来对P进行压制，当PD呈一定比例时，系统就会稳定在一定的值，不过有可能会有点误差，这时就得靠I来修正。 I的原理决定了误差存在的时间约久，回复力越大，I可以理解是变相的回复力，专门用来修正PD没法消除的静差。 PID整定的方法： I和D置0，从小往大调P，调整至用手造成一个误差，感觉回复有力即可。网上所说的调整至等幅震荡不适合小四轴，你根本就不可能把这玩意弄到等幅震荡的状态。总得来说，P调至你觉得回复起来有点力度就行了，不要太过于纠结。之后从小往大加大D，在D加大的过程中，会出现震荡减小，震荡最小，震荡增大的过程。震荡最小的那一点即very good。调好PD之后如果系统有静差，适当加上I即可，I不能加大，加大了会导致系统震荡，适当为宜。这个过程一定要会区分震荡的来源，到底是P引起的还是D引起的。这个口述讲不清，只有靠自己来体会。调整好XY轴的PID后就该解决四轴自旋的问题了，一般来说XY轴的PID参数是一样的，调好一边，另一边直接复制过去就行。自旋控制方法有2种，一种是对HMC5883的值进行PD控制。一种是对Z轴陀螺仪旋转速度进行PD控制，后面那种就够了，只不过需要飞前对陀螺仪偏差进行校准。这个PD参数不要太纠结，Z轴稍微给点控制就稳了，毕竟XY轴才是四轴飞起来的关键。此外，PID的要求是系统的输出量要和被调量成正比，故大四轴比小四轴好调得多，因为大四轴有电调，电调调整的不是电机供电电压，而是力矩，也就是说大四轴输出信号和升力是成正比的，而小四轴不是，但是我们只需要他大概是正比关系就行了，也能好好滴做朋友的。推荐碳刷电机PWM频率为500HZ，空心杯最好是20KHZ以上。调PID中各种问题及解决方法汇总：四轴偏离一定角度即使加I也纠正不过来，也就是说四轴明明知道他自己偏了，就是纠正不过来，解决方法：加大P。 D无论怎么调四轴就是要震荡，根本停不下来，解决方法，减小P 系统有细微偏差：加点点I 发现无论怎么调PID根本就不能让四轴取得一个很好的效果：换滤波方案吧，什么梯度下降法，卡尔曼滤波算法都是很好的。震动越大角度值和实际值偏离越大：陀螺仪装错位置了，在MPU6050模块下面弄点泡沫双面胶可以很好解决，原则上来讲MPU6050是不能太靠近轴的。

2021-12-20 15:02:01 评论举报张琛根