[分享]原创四轴DIY小结

cnmusic · 发表于 2009-5-7 17:06:30

这篇文章主要总结了我这半年来自己制作四轴的一些经验，适合那些希望完全自己制作四轴的网友。

点击此处下载 ourdev_442856.pdf(文件大小:549K) (原文件名:四轴DIY小结.pdf)

cnmusic · 发表于 2009-5-7 17:21:23

上一些我的四轴的图片。

(原文件名:Dsc00477.jpg)

(原文件名:Dsc00478.jpg)

(原文件名:Dsc00479.jpg)

(原文件名:Dsc00480.jpg)

目前的配置：
EMAX 850KV马达
MK I2C电调，蚂蚁的版本
机架，电路板组合而成
ENC-03X3，ADXL330组成3轴加速度计和3轴陀螺仪。
MicroSD卡用作姿态数据记录，同时直接将升级文件拷贝上去，做到直接升级M8里的代码，包括电调上的代码，无需串口线。
AT91SAM7S256作为姿态控制处理器，M8作为PPM解码/输出协处理器。还有另外一块板没有加上，那上面包括无线、GPS、气压传感器、电子罗盘等。
加电池总重量900克。

目前已经完成了大部分自主悬停的功能，达到70% MK的水平。
不过目前没有做定点悬停，因为GPS和电子罗盘还没上，板子还没到呢。

zy_sh_npk · 发表于 2009-5-7 17:46:44

楼主强，瞒漂亮的。使用ADXL330应该比MMA7260好多了吧！

cnmusic · 发表于 2009-5-7 17:52:42

没用过MMA7260，所以不好评论。

我当初选择元件的一个因素就是，“哪个更便宜些？”，ADXL330 我可以35拿到，所以就用它了。

lionxie · 发表于 2009-5-7 19:39:30

都是楼主的心血阿……已经下载，一定好好研究…………

建议置顶阿…………

hn_ny_dxs · 发表于 2009-5-8 00:46:42

谢谢楼主！下载了，拜读中...

yxchyt · 发表于 2009-5-8 08:53:12

你真是太牛了！谢谢了...

feng_matrix · 发表于 2009-5-8 09:36:36

心得这么快就写好了，顶啊！

cnmusic · 发表于 2009-5-8 09:43:06

不知道你的四轴如何了，今天上不了MSN了，郁闷。

feng_matrix · 发表于 2009-5-8 13:14:09

试了PKD加50次平均，校正周期太长了，角度校正需要1秒多时间，漂移更厉害了
下次有时间再逐步减少次数试试

harvard · 发表于 2009-5-9 22:38:41

非常好的总结.研究......

zht9961020 · 发表于 2009-5-10 00:00:00

先顶一下，写得很好，学习中。。

jiangyang · 发表于 2009-5-12 10:10:26

LZ能给个QQ或其他联系方式吗，我在自己做四轴，用的商品电调，想请教一下PID控制问题，我QQ24437633

cnmusic · 发表于 2009-5-12 17:09:15

加我QQ：15262586

armok · 发表于 2009-5-16 06:24:08

Cool !

ksh84222 · 发表于 2009-6-13 09:48:31

用电路板做机架这方法不错，省了很麻烦．

0salvation0 · 发表于 2009-6-27 19:54:39

收下，研究

pinocchio · 发表于 2009-7-4 16:31:46

mark

z7926573 · 发表于 2009-7-4 19:33:34

佩服啊！

xiazhengwu · 发表于 2009-7-7 00:34:55

记号

jiangyang · 发表于 2009-7-7 18:34:36

多谢！

eydj2008 · 发表于 2009-7-7 21:15:35

四轴是飞起来了，这里也有很多视频
http://video.baidu.com/v?word=%CB%C4%D6%E1%B7%C9%D0%D0%C6%F7&ct=301989888&rn=20&pn=0&db=0&s=0&fbl=1024，
其实我觉得大家都是搞单片机的为何不再自动化一点自动停机呢？降到一定高度时或是电池容量不够时就自动让他下降下来停止，我看了他们的视频停下来的时候一跳一跳的，完全手动控制，很呆！或者是编一段程序让他自动上天来一段表演然后停下来。当然了有不少的问题要一个一个解决。判断障碍物，高度要相当准确等等 ----一点小小建议哈

cnmusic · 发表于 2009-7-7 22:37:34

可以在机上记录所有遥控器操作，比如飞8字，然后下次飞的时候可以自动来个“重放”。
这些都可以做到啊，大家可以发挥想象力。如果场地足够大的话，实现起来还是相对容易的。

wliquory · 发表于 2009-7-23 16:47:55

谢谢楼主~~

tsmephisto · 发表于 2009-7-26 21:22:57

看了论坛里的不少帖子，还有楼主写的心得体会，对大家这种勇于探索和乐于分享的精神，我还是很感动的。我很少发言，但是，我觉得有必要写点什么：
四轴飞行器的设计是一种十分复杂和严密的科学，国外那么多知名大学拿它作为硕士和博士学位的课题，是为什么？因为它代表了自动控制理论的最前沿。在国外的论文中，神经网络、反步控制、LQ控制、滑模控制等算法屡见不鲜，而在国内文献中却鲜有所闻。没有良好的控制理论作为基础，想让四轴飞行器飞得很好，是很难的。也许有个别网友成功了，能够很好地飞行，但我想那只是个别现象，不具有普遍性。大多数网友在制作的过程中，具有很大的盲目性：螺旋桨、电机、电调、控制器、算法等等的选择，都是凭感觉，没有什么理论依据。当然，如果只是做一做、玩一玩，这种方式也是无可厚非的。但是，我想，这就是国内的DIY玩家和国外的DIY玩家的主要区别，这种方式，对于推动本领域的技术进步甚至产业发展，是没有什么帮助的。在楼主的小结文章中提到商品电调和I2C电调的选择问题，说商品电调反应速度慢，I2C电调反应速度快，因此，选择I2C电调。结果可能是对的，但是理由可能不成立。要知道，螺旋桨、电机、电调，这三者组成了一个系统，它既然是一种物理机械，那它就有惯性。这就意味着它一定是存在反应延迟的——你给它指令，叫他从1000RPM减速到100RPM，它并不会立即执行，实际的转速按照某种曲线变化，在一定的时间后，才会达到指令要求的转速，这就是该系统的动态特性，在控制理论中用传递函数来表达。那么，是不是你选择高速的电调就解决了延迟问题了呢？显然不是，因为延迟是系统的固有属性，是无法彻底消除的。因此，延迟事实上是必须而且允许存在的，消除延迟对系统整体稳定性的影响，要靠控制率的设计，而不是单单靠一个高速的电调。如果你的控制率设计得不合理、参数选择得不恰当，就算你选择再高速的电调，系统震荡也是无法避免的。如果你设计了好的控制率，选择了良好的参数，那么，只要电调的延迟在允许的范围内，整个系统仍然能够保持稳定。常用的商品电调，接受50Hz的PWM波形控制指令，你的MCU输出指令能达到50Hz吗？有必要以50Hz的频率输出控制指令吗（ENC-03和常见的加速度传感器的带宽只有40Hz，因此，高于40Hz的控制指令显然是没有意义的）？这些问题都是需要根据你的具体的系统特性计算才能知道的。所以，系统的稳定与否，并不是由电调决定的，而是由控制算法和参数决定的。商品电调并不是一定不能用，I2C电调也不是绝对能保持系统的稳定性。这之间没有必然的联系。那么，应该如何选择螺旋桨、电机、电调呢？我想，正确的做法，应该是先根据你的设计意图，进行数学建模，然后通过模拟，设计控制率和参数，然后，再根据模拟的结果来选择你的器件，只要能达到设计要求，商品电调也未尝不可。大多数网友对控制理论缺乏最基本的了解，盲目地涉足这个领域，精神是可嘉的。但是，我想，我们最需要的，是科学的精神和态度。

cnmusic · 发表于 2009-8-2 22:00:28

感谢楼上的建议。

关于你提到的商品电调和I2C电调，我只是比较了同样马达，同样螺旋桨下的加减速情况，以螺旋桨的拉力造成陀螺仪偏转作为参考评判标准。马达起转后记录从发出加/减速命令到陀螺仪收到数据为止，看这个时间差。试验显示I2C电调的加减速性能比我用的好赢电调确实快很多。由于马达和桨都是一样的，我想已经和机械惯性没有关系了吧，所以才有那个结论的。

dukedz · 发表于 2009-8-17 13:43:42

嚴重支持，做的太棒了。不像某些人，只會嘴上說。

aaa1982 · 发表于 2009-8-31 13:18:51

谢谢cnmusic的资料。

有一个问题请教一下“在我第一次选择马达的时候，我选择的是有刷马达。原因很简单，不需要复杂的电调，直接用MOS 管就可以驱动了，而且响应速度又快，价格又便宜。可惜没有买到合适的有刷马达，只好用减速组配高转速马达。这样一来成本反而高了，而且实际的测试结果是马达里面火化直冒也无法将四轴自身拉离地面。原因就是马达转速和减速组搭配不合理，转速过快但拉力不够。”

上面是您第一段的一句话，请教一下这句话怎么理解。

个人的理解，螺旋桨的上升力是通过桨叶上下的压力差产生的。请问这种上升力和电机的转速有什么关系。我一直认为转速越快

所带来的上升力就越大。如果不是这样，那么在根据姿态角度调整电动机转速的时候参照的是什么关系呢？

是不是说不同的桨叶都有自己固定的能产生最大上升力的转速，太高或者太低都不行？

个人比较感兴趣但是现在什么都不会，谢谢

aaa1982

cnmusic · 发表于 2009-8-31 17:39:24

首先确定一点：像我现在用的GWS三叶桨这种固定螺距的螺旋桨，转速越快则拉力越大。

主要的问题还是在转速上。你知道高KV值的马达转速很快，但扭矩小。如果装到小车上，也许轮子离地时可以看到轮子自己在飞速转动，但一放到地上就好像蜗牛爬般的速度。

也就是说，高KV的马达在没有负载或轻微负载的时候确实可以转的很快，而一旦负载大了，立马就转不动了，也就根本达不到以前的转速了。

四轴上就是这种情况，高KV的马达搭配不合适的减速组，虽然空载只有螺旋桨时可以转的飞快，但一旦别的部分都加上，旋转的速度马上下来，低到无法起飞。并不是螺旋桨本身有什么限制。

aaa1982 · 发表于 2009-8-31 20:56:29

是不是可以这么理解

(原文件名:load chart.jpg)
上面是一个我找的评测电脑风扇的图，不看横轴和纵轴的数值。

我们把横轴当成转速，纵轴当成扭矩

电机的扭矩-转速关系就可以理解成那些从上往下递减的曲线，KV越大就可以理解成递减的越快。

负载的扭矩-转速关系可以理解成那写从下往上递增的曲线，根据不通的桨叶种类（重量、形状等等）也会有不同的斜率。

两者相较就是工作点。如果工作点在一定的速度区间就可以起飞，如果工作点的速度低于起飞需要的速度，就不能起飞。

当然我们可以通过增加电动机的功率来把电动机的扭矩-转速曲线“往上移”，但是电动机的功率都是有上限的，如果到了上限功率还是无法达到可以起飞的速度。就肯定飞不起来了。

不知道能不能这么理解，请高手指点一下。谢谢

aaa1982

laoygyj · 发表于 2009-9-17 17:51:51

学习了

iczibm · 发表于 2009-10-26 10:40:18

mark下，谢谢楼主！

timegate · 发表于 2009-10-29 23:02:28

我觉得24楼说得有点道理，如果是靠人工遥控的话，悬停或是定点什么的是不成问题的，因为人本身就是一个很精密的自动控制系统：眼睛就是反馈，手就是执行器，大脑就是控制算法。

但若是自主悬停和自主航行和起降等，没有控制算法作为理论计算依据几乎是很难办到的，而一个人要同时精通数学理论算法和实际的电子机械动手制作是蛮困难的，所以建议阿莫组织一个小组完成这种项目。

feiyi26 · 发表于 2009-11-1 22:33:20

我觉得24楼说的有部分对，有部分确实太高_瞻远瞩了，科学论证整个系统构建的各个要素及其所需性能，关键的瓶颈确实是做工程开发必行的正道，但是这都是空话和废话，国内四轴起步晚，理论探讨也少，可供查阅的资料稀少，所用组件器件数据更是无从查起，再加上国内学术文献弄需作假问题，都是些半吊子货，大家试验测量设备有限，仿真的重要数据基本就搞不到，谈何仿真，我一说你可能又会说大家是畏难情绪，人家1年多少假期，多少休息日，又有多少软硬件的优势，又有多少资金，人家自己的房子住着，天不怕地不怕，搞些超离现实的夸夸奇谈对楼主这样的实干家没有好处，楼主为中国的四轴民间研究提供了重要参考资料。谁说的四轴一定要用你说的那些算法，你所说的那些算法只说明了可以用于四轴，没有那个学术论文敢说四轴非此类算法不可，国外为了混到文凭一样要把简单的往复杂了整，才有深度，这个哪个国家都跑不掉的，尤其是西方国家。不过24楼说了一点，非常管用，系统的处理周期大大超过系统采样，输出功等设备的固有周期特性，确实值得考量，不过大家都是为了加入各种算法预留了不少运算性能。也是初期研究不可避免的。

wxwdxx · 发表于 2009-11-3 21:32:03

记号。

jackcai2008 · 发表于 2009-11-13 11:02:10

赶上一篇论文了，不简单！

beifeng517 · 发表于 2009-11-17 21:30:19

学习！

13590955160 · 发表于 2009-11-29 09:49:58

很好的帖子

fm007 · 发表于 2010-1-26 22:06:08

好贴！
四轴资料！

feng200808 · 发表于 2010-3-15 18:42:56

学习一下

jrcsh · 发表于 2010-3-21 23:34:40

有机会也玩一下不知这个螺旋卷哪有

jrcsh · 发表于 2010-3-21 23:36:47

有一个元件可能用得上~~ 4外角都是电阻的玩样中间是导电液体水平变化时 4个角的电阻也跟着变化

Clinging · 发表于 2010-4-7 12:09:28

拜读了一部分,有了一些了解,楼主辛苦了,好像没多少人关注具体的细节,比如说DIY电调,研究飞控算法的人非常少

wangjiecdma · 发表于 2010-4-23 13:32:00

看了楼主的作品，和记录。感觉楼主做了大量的工作，很有必要把这套东西给大家分享一下。做成半成品，或者成品放到Taobao上。
如果楼主近期没有这个打算，可否帮我采购一套散件。我也很想进入四轴的世界。只是门槛太高了，不容易入门。
我的QQ：275297717，希望楼主能帮帮小弟我！！！
这里先行谢过！！

guhenggao · 发表于 2010-4-27 15:37:11

mark

jhzhao2004 · 发表于 2010-6-2 11:04:04

mark

chaled · 发表于 2010-6-2 15:23:35

mark

bgbrd888 · 发表于 2010-6-3 23:21:37

有借鉴的地方！

flypigarmy · 发表于 2010-6-4 12:58:15

回复【楼主位】cnmusic
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好东西mark

pgm5 · 发表于 2010-6-5 03:20:49

我都好希望LZ可以研發出比較低成本的四軸，因為現在的四軸门槛太高了，不容易入门。

AIHHLI · 发表于 2010-6-5 08:43:49

精彩！

BLDC2010 · 发表于 2010-7-2 14:53:08

mark

vcmman · 发表于 2010-11-21 16:27:21

H007 · 发表于 2010-11-25 11:28:25

先收藏

maxuedong · 发表于 2011-8-7 10:53:12

正在为陀螺仪选型头痛中，楼主用的是ENC-03加滤波，而现在有很多数字的，不知道用哪个好

hpjywd · 发表于 2011-8-12 19:06:57

收藏了

piaoyi1435 · 发表于 2011-8-18 11:38:42

！求教，楼主的四轴飞行器主轴是用的什么材料，电机是什么型号的，谢谢！

moonfly · 发表于 2011-8-18 17:29:00

挺不错的！

snglnc · 发表于 2011-8-21 16:56:34

学习

ptzh5730 · 发表于 2011-8-24 12:33:18

拜读了！

wisology · 发表于 2011-9-14 13:31:54

mark

wenqiang1021 · 发表于 2011-9-14 14:25:10

谢谢楼主，我知道我现在做的小车，为什么拿起来转的很开，放到地上就像“蜗牛爬树”的速度了。。。

nirvanasyl · 发表于 2011-9-25 17:47:52

MARK四轴

Dalong357 · 发表于 2011-10-12 21:58:48

先学习了，有时间就自己也做个玩玩

kaidy · 发表于 2012-1-15 21:23:30

呵呵！我也下了，学习学习

yue435 · 发表于 2012-2-15 17:55:52

学习了~~~

huang512ch · 发表于 2012-2-19 15:23:36

回复【楼主位】cnmusic
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参考一下，谢谢楼主

rantingting · 发表于 2012-2-29 18:06:25

首先，cnmusic辛苦了，感谢奉献精神，四轴真是好玩意，崇拜中……
其次，15楼和33楼道出真理。
国内很多DIY是很很散漫随意的，根据自己的兴趣走着，而不是根据科学精神走着，而且大多是单打独斗着，结果就是无法突破到更高水平。但是，大家不得不面对最大的生活现实“人家1年多少假期，多少休息日，又有多少软硬件的优势，又有多少资金，人家自己的房子住着”，谁知中国工程师内心的苦！我现在也是迫于这些现实在四轴的大门前徘徊，一直想买套件但没有出手。我想cnmusic的做法是我们的榜样，面对如此现实，我们一样要去不断探索，同时我们一定要把科学精神这把利剑拿在手里，然后我们乐于分享，我想我们会实现突破！
本人搞硬件的，这里看到的代码总让我眩晕，但是这是灵魂，要去啃。
大话也不说了，去学习……

xue_xi_zhong · 发表于 2012-6-19 22:17:03

可惜现在下载不了，看不到呀

reAper07 · 发表于 2012-6-19 22:30:10

不能下载了啊遗憾啊
LZ我也想学习怎么做飞控的
给点指导吧
四轴新手

感激不尽啊

shyixiu · 发表于 2012-6-24 10:15:20

不知道楼主现在还在不？我在杂志上看到了你的那篇文章，很多问题想问你

52robot · 发表于 2012-10-5 13:28:14

谢谢楼主的小结，给我们提供了宝贵的资料

天天在读书 · 发表于 2012-10-6 17:26:23

强烈感谢楼主，虽然距离楼主发帖已经过去很久了，但还是这么受大家欢迎，说明真的很少有人能够提供具有参考价值的见解了。

PS:楼主的文章能下的啊。。。

Ai_evan · 发表于 2012-10-6 18:20:14

参观一下

245680 · 发表于 2012-10-6 20:09:03

请问圣人,您飞起来了吗,发个照片啊

fcgmqty · 发表于 2012-10-11 11:40:17

很好的资料，刚看过，谢谢分享

[分享]原创四轴DIY小结

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