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四轴之加速度传感器在飞控上的位置分析

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出0入0汤圆

发表于 2011-10-27 23:12:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
在画飞控板的过程遇到一个问题:加速度等传感器到底应该放在飞控板的哪里才合适?看过几款别人的飞控,MK和仿Mk的基本是放在飞控的中点,而江南的却没有。世上无巧事,加速度放在中点肯定是有一定原因的,问了一些网友他们都说尽量放在飞控中点,但始终没法说明白其原因。为了这个问题,我翻开了发誓不想再翻开的大学物理,神奇的是,痛恨的大学物理却给了我想要的答案。

以下对加速度静态和动态输出量分析
1.静态,实际上静态模型比较简单,这时传感器的加速度只有重力g 。今天的重点是动态
2.动态,这个就有点复杂了,传感器的加速度不只有重力g,还有非重力加速度,其实这样分的话,问题也变得简单了,我们把重力加速度不考虑进去,就只剩下非重力加速度的量了。
而实际上,一些做过飞控的网友都知道,加速度计在动态下的数据比较难处理,之前也没怎么留意这个重大的问题,但由加计在飞控上的位置这个问题最终导向了“加计动态处理”这个问题,也基本上明白了这个问题的存在,是的,很多问题都是相通的!
好,下面开始对加速度计动态建立简单的模型(建模高手莫取笑),如图

(图待上.......)

该图的说明如下:
1.把飞控水平放置(从侧面看是一条水平的杆),加速度计是是这个杆上的一点
2.只取加速度的一个轴(如x轴)的输出量来分析,即转动这条杆的输出量,实际上是飞控的一个倾角
3.不考虑重力加速度的影响,但以重力加速度方向做为参考


而这个模型实际上是大学物理里面的变速圆周运动问题(大写代表矢量)
其中An是法向加速度,At是切向加速度,而Ax正好与At重合
由公式:A=an*En+at*Et=v*v*En/r+d(v)/d(t)Et;
所以:ax=d(v)/d(t)=rd(w)/dt;
到这里,答案其实已经很明显了,在同一条杆上面,w(角速度)都是一样的,那么,当r越大,ax越大,即除了重力g,别的不需要的加速度分量就越大,反之则反,于是r应该越小越好,也就是越靠近中点,非重力加速度越小,而与中点重合时,r=0,理论上ax等于0,这是我们都想得到的!!


小弟的一个思路,不对的请尽管拍砖,以更正我的思路!!哈哈

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出0入0汤圆

发表于 2011-10-28 11:41:51 | 显示全部楼层
找传感器的资料 刚好学到这点  学习了

出0入0汤圆

发表于 2011-10-28 12:58:13 | 显示全部楼层
嗯不错,原来我也相关这个问题,  当时没有想这么复杂,  就是设想当四轴以Z轴为旋转中心旋转且选择速度一定时,加速度传感器离旋转中心越远,向心的加速度就越大。

出0入0汤圆

发表于 2011-10-28 16:14:25 | 显示全部楼层
学习。。

出0入0汤圆

发表于 2011-10-30 02:51:15 | 显示全部楼层
呃,不就是离旋转中心越远,需要的向心力越大嘛。。。。?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-10-30 17:51:37 | 显示全部楼层
向心力并不是我们想要考虑的问题,向心力与向心加速度有关,而我们要关心的不是向心加速度(法向加速度),而是切向加速度的吧??

出0入0汤圆

发表于 2011-10-30 21:25:46 | 显示全部楼层
我觉得楼主分析的有道理,只是安装位置应该是重心,即旋转中心,而不一定是几何中心。

出0入0汤圆

发表于 2011-10-30 23:15:50 | 显示全部楼层
学习

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-10-31 00:49:28 | 显示全部楼层
ls说得对,我把飞控板理想成均匀的刚体了。不过这样应该不过分吧,元器件质量我觉得可以可以忽略,也就是旋转中心和几何中心可以看成是重合的

出0入0汤圆

发表于 2011-10-31 09:29:58 | 显示全部楼层
我的意思是,加速度计安装在飞控板中心,飞控中心再与飞行器的重心重合,因为飞行器重心不一定在几何中心,而飞控与飞行器作为一个刚体,是绕刚体重心旋转的。

假设飞控安装于飞行器几何中心,而飞行器几何中心与重心有一个偏移量,那把加速度计安装在飞控中心就没有意义了

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-10-31 14:11:47 | 显示全部楼层
回复【9楼】zht9961020  
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很感谢zht9961020参加这个讨论,不好意思没看清楚你第一次回帖的意思。

你说得对。这样的话就要求我们的飞行器需要高度对称!是不是这样子呢?

出0入0汤圆

发表于 2011-10-31 19:41:40 | 显示全部楼层
能对称应该是最好,但实际都不是 严格对称,加速度计这东西本身这么用也不太可靠,即使所有结构都严格对称了,对外力加速度的影响还是无法消除

出0入10汤圆

发表于 2011-11-9 01:03:55 | 显示全部楼层
学习

出0入0汤圆

发表于 2012-6-3 02:15:04 | 显示全部楼层
尽早安装在PCB中间 或者说靠近重心的地方 基本上我看过的加计DATASHEET都有提到这条 原理很简单啊 线加速度和R是有关系的
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