本帖最后由 20082330 于 2014-7-14 11:06 编辑
我只是想说明涵道动力四轴直接移植螺旋桨的飞控自动飞行不可行，只看标题的请绕道
曾经想用涵道做四轴，这样做不但安全，体积小，而且看起来酷酷的，不就是多耗点电嘛，，，最近看了些书，个人感觉这样弄理论上是不可行的，至少直接用旋翼四轴的飞控算法装在涵道上是不行的，再退一步说，手控大神可能能飞起来，但是想实现自动飞也是不行的，曾经diydrones上的大神曾经用APM做出来过(http://diydrones.com/photo/nacol-ducted-fan-quad?context=featured)，用四个涵道倾斜7度安装来产生类似旋翼的反扭矩实现yaw控制，那个哥们自己也觉得飞不稳。下面我来说说我的推导过程。
首先要从四旋翼飞行器的姿态检测的原理说起：
四旋翼飞行器的姿态检测包含陀螺仪、加速度计、地磁计三个传感器。陀螺仪和地磁计不说了，问题主要出在加速度计上。
通常大家对加速度计检测姿态都有这样的认识：（红字是错误结论，蓝字是数学推导，不愿意看可以忽略）
加速度计检测重力在地磁传感器三个轴上的投影，通过投影可以得到重力的方向，也就得到无人机姿态了。（注意这样做是错误的、尽管最终确实能得到一个差不多的结果）
下面说说这么做为什么不对：
这两个公式直观的感受起来就像是宇宙飞船中的失重，其实宇宙飞船中的加速度计是受重力的，也有重力加速度，而且基本上受的重力与地面差不多，但加速度计的读书为0（电梯里的失重也是一样），这时如果宇宙飞船打开了一个发动机，那么宇宙飞船中加速度传感器检测到加速度方向就是与发动机推力相同的。
下面我来说说普通的四旋翼的加速度计时如何检测姿态的：
这里要引入桨叶挥舞（原文叫 blade flapping 不知道汉语是不是翻译对了）的概念，桨叶挥舞作用可以让四轴飞行器桨叶的推力方向不再与电机轴重合，而是更倾向于竖直向上了。
（飞Ardrone这类轻小型四轴的同学可能对这个效应有很深的感受。明明推杆很多，飞机倾斜很大了，可是水平方向的加速度就是上不去）（诱导阻力有相同的作用）
由于桨叶挥舞的作用，上面公式中的v-gz=(T/m)z那一段就不再成立了，所以就能检测到无人机姿态了。
而桨叶挥舞和螺旋桨的诱导阻力不适用于涵道的，因此“四涵道飞行器”的姿态检测就会失效，或者说数据特别迟缓（因为有空气阻力的存在，但是与桨叶挥舞和诱导阻力比起来真实太小了），飞行稳定性肯定大打折扣。//----修改---------------------------------------------------------
补充上参数含义的解释：
//参数含义解释-----第一个公式-----------------------------------------
aIMU表示加速度计检测得到的加速度，机体坐标系矢量
RT是大地坐标系到机体坐标系的坐标转换，得到了这个矩阵就得到了飞行器姿态，3*3矩阵
V（点）表示速度的到时，也就是加速度，大地坐标系矢量
b表示漂移，yita表示白噪声，各位看官请忽略
//参数含义解释-----第二个公式-----------------------------------------
Tkesi表示总推力，由于是翻译文献，有些习惯与平时用的不太一样，其中mg都是标量 然后乘上矢量z，成为重力的向量
这里v导（加速度）=Tkesi/m+gz
因此有第二个公式里第二个等号处的推导
//参数含义解释-----第三个公式-----------------------------------------
第三个公式过程比较复杂，总的来说就是讲水平方向上的阻力与总推力和水品方向速度乘正比，剩下的一大堆都是固定参数和用来调整数据格式的东西，各位看官可以忽略
另外不知道如何插入附件啊，有个文章想推荐给大家：（我一贴上这个文章的题目就说我有危险的攻击请求，个位想看的朋友自己编辑一下再去搜索吧）题目：Multirotor空格Aerial空格Vehicles:空格Modeling,空格Estimation,空格and空格Control空格of空格Quadrotor 作者：Robert Mahony逗号Vijay Kumar逗号 PeterCorke
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发表于 2014-7-4 22:06
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