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基于Arduino兼容的Stm32单片机的四旋翼飞行器设计

(6)左右平移运动——在图2.6中,由于四轴飞行器结构上是对称的,侧向飞行的工作原理与前后运动一样,所不同的是电机1、3增大或减小功率。侧向和前后运动可以看作是平移运动。

图2.6四轴飞行器的左右平移运动

2.2四轴飞行器姿态的表示和运算

2.2.1坐标系统的建立

四轴飞行器的关键在于其空间姿态的检测、控制和保持。要表征飞行器在空间中的姿态,必须建立一个空间的直角坐标系来为其姿态作出参照,这个坐标系称为地理坐标系。因为四轴活动范围比较小,因此可以将地面视作是水平的平面。在本课题中,我们采用“东北天”地理坐标系来作为参照系…]:Z轴的正方向指向大顶,负方向指向地理地面;x轴的正方向指向地理上的正东,负方向指向地理上的正西;Y轴的正方向指向北面,负方向指向南面。同时四轴飞行器本身作为刚体也存在着一个坐标系,称为机体坐标系(如下图所示)。四轴飞行器处于平衡状态下,飞行器本身的坐标系和地理坐标系重合,机体坐标系的z轴与地理坐标系的Z轴重合。四个电机及中心控制部分都分布在xY平面上。根据刚体的欧拉旋转定理,四轴飞行器的在空间里飞行姿态可用欧拉角来表示。欧拉角就是地理坐标系与机体坐标系的旋转关系。坐标系统如图2—7所示:

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