BXFlyer Vier Rotor Helicopter
durch
Bruce J. Weimer, M. D.
DER ROBOTER:
HINTERGRUND:
Der erste vier Rotor RC Heli scheint die japanischen „Engager“ gewesen zu sein:
Ich, natürlich, einen gekauft. Wie es passiert, stieß ich auf dem Draganflyer ersten, so dass das eine ist kaufte ich.
Flugtheorie:
Der Hubschrauber verfügt über vier Elektromotoren fahren vier Rotoren - „up“ alle zeigen Blick nach unten auf den Hubschrauber von oben können die Motoren / Rotoren gedacht werden wie an den Punkten eines Kompasses befindet - Nord, Ost, Süd und West. Die Nord- und Süd-Motoren drehen im Uhrzeigersinn und die Ost- und West-Motoren drehen gegen den Uhrzeigersinn - Ich werde in einer Minute zurückkommen. Nun, wenn Sie alle vier Motoren rev / Rotoren gleich, dann wird der Hubschrauber abheben gerade nach oben gehen. Und wenn Sie dann den Motor Nord verlangsamen, während gleichzeitig den Süd-Motor beschleunigt, dann wird der Hubschrauber in Richtung Norden kippen und es wird beginnen in dieser Richtung unterwegs -, die Sie „Pitch“ zu steuern. Sie steuern „Rolle“ mit den Ost- und West-Motoren. Und denken Sie daran, die im Uhrzeigersinn / gegen den Uhrzeigersinn, was? Nun, solange alle vier Motoren / Rotoren alle mit der gleichen Geschwindigkeit gehen, dann ist das Nord / Süd-Paar Bricht das Ost / West-Paares Drehimpulse. Aber durch das Nord / Süd-Paares der Beschleunigung und Ost / West-Paar zu verlangsamen (oder umgekehrt), können Sie den Heli drehen lassen „Gieren“ Bewegung zu steuern! Die wirklich cool ist, dass durch immer ein Motor Zugabe der gleichen Menge, die Sie Wegnehmen von einem anderen Motor, können Sie den Heli zu steuern, ohne Schub zu verändern. (Okay, in einer idealen Welt, ohne auf die Auswirkungen der Reibung usw., aber nahe genug.)
Es gibt mindestens zwei andere Überlegungen.
Die vier Rotor Hubschrauber hat vier sich schnell drehenden Rotoren. Und zu einem gewissen Grad sind sie als vier unabhängige „Gyroskope“ handeln. Daher zumindest in der Theorie, sollte es mit dem Hubschrauber eine intrinsische „gyroskopische Stabilität“ sein. Zusätzlich kann, da die unter dem Hubschrauber befestigt des Akku, der Schwerpunkt / Masse unter dem Hubschrauber sein soll, einen „Pendeleffekt“ zu schaffen, die auch dazu neigen sollten, den Hubschrauber im Flug zu stabilisieren.
Aber das ist alles nur Theorie. Ich hatte später zu halten ich daran zu erinnern - Absturz nach dem Absturz -, dass ich den Draganflyer in Videos im Internet fliegt gesehen habe!
ELEKTRONIK:
Ich benutzte einen BX24 Mikrocontroller, weil ich mit ihm vertraut bin, es ist programmierbar in Basic, es ist (relativ) schnell, es verfügt über Punkt Mathe schwebend und es hat Multi-Tasking. Ich habe auch eine serielle Verbindung von der BX24 mit einem PAK pwm Co-Prozessor. Ich habe dann die PAK 4 MOSFETs zu fahren. Und, wie ich schon gesagt habe, wiederverwendet ich die Draganflyer Motoren und Rotoren. All dies ausgeschaltet den 9.6V Akku des Draganflyer. Dann begannen die Probleme. Die Motoren erzeugen eine Menge von EMI - genug, dass sie hielten das BX24 und die PAK zurückzusetzen. Ich konnte einen Motor zu einem Zeitpunkt ausgeführt - kein Problem. Zwei manchmal. Aber alle vier auf einmal - vergessen Sie es! Es dauerte mehr als ein Jahr mit verschiedenen Kombinationen von Leiterplatten um zu spielen, Flyback-Dioden und Rauschunterdrückung Kondensatoren, um endlich die Sache an der Arbeit!
Meine Lösung schließlich setzt beteiligt Flyback-Dioden und Kondensatoren an den Motorklemmen und 0,1 uF Kondensatoren über die MOSFETs, während die PAK in „gleich“ pwm-Modus ausgeführt wird.
Wenn Sie immer Strom in der gleichen Richtung durch diese Sensoren Pumpen werden Sie schließlich den Elektroden des Sensors galvanisieren sie unbrauchbar zu machen. Die Lösung ist eine Lesung in der „Nord“ / „Süd“ Richtung zu nehmen, unmittelbar gefolgt von einer weiteren Lesung im „Süden“ / „Nord“ Richtung - eine pseudoac Strom - das ist die Galvanik aufhebt. Natürlich haben Sie die gleiche Sache mit dem „Ost“ / „Westen“ pins zu tun. Dies bedeutet, dass Sie in der Tat unter zwei Lesungen in jede Richtung jeweils sind, aber Sie können sie im Durchschnitt zusammen Rauschen zu reduzieren, wenn Sie wollen - ich tat es nicht.
Jetzt ist jemand sicher zu widersprechen, dass, wenn der Hubschrauber in eine steile Bank geht, dann Fliehkräfte werden eine Beschleunigung erzeugen, die den Zug der Schwerkraft aufhebt und der Neigungssensor ist nutzlose Daten gehen zu geben. Sie haben Recht - technisch. Ich würde entgegenwirken, indem Sie sagen, dass, wenn die Helis in einem steilen Bank, dann müssen Sie sich nicht um die Messungen Sorge - es ist außer Kontrolle und es wird abstürzen, bevor man sagen kann: „Ich habe es dir gesagt!“
Kompass: Bisher habe ich nicht erwähnt "Gierkontrolle. Meine Idee war, zu versuchen, den Hubschrauber zu halten Norden zeigt. Und mir das bedeutete einen Kompass. Ich wähle die Dinsmore 1525 analoge Kompass, das einfach genug war, zu benutzen - Sie können es nur 5V geben und nehmen Lesungen aus es einen ADC Stift auf dem Mikrocontroller. Ich konnte eine Benchtop Genauigkeit von etwa +/- 1 Grad reproduzieren - also war ich zuversichtlich, dass dies funktionieren würde. Und die Kompassangaben offenbar nicht merklich von den vier Motoren sogar bei voller Geschwindigkeit laufen betroffen zu sein. In der Tat programmierte ich in der PID-Regelung für den Jungfernflug des Hubschraubers, sondern weil die vier Spinnrotoren ihre eigene innere „gyroskopische Stabilität“ schaffen, ich bin nicht davon überzeugt, dass die Kompass Idee tatsächlich funktioniert. aber ich bin nicht sicher, dass es nicht.
Wie ich bereits erwähnt, ist einer der Gründe, warum ich die BX24 wählen, weil es gab floating ich Punkt Mathe in Basic.
Der richtige Weg, dies zu tun, dann hätte einige geeigneten lineare Algebra Flug Gleichungen in ein Steuerprogramm zu codieren - da tatsächlich mathematisch, dass eine Wechselwirkung zwischen Nick-, Roll-, Gier- und Schub:
Aber als eine vernünftige und einfache Annäherung, behandelte ich sie alle als unabhängige Variablen und programmierte Nick-, Roll- und Gier mit einfachen PID-Gleichungen. Denn soweit ich mit dem Projekt bekam, schien dies gut genug, um zu arbeiten.
Probeflüge:
JUNGFERNFLUG:
Und es hat funktioniert! In der Tat hat es überlebt. Ich hatte den Wright Bruders erste Flugzeit abgestimmt - ich war weg zu feiern.
VORSCHLÄGE:
Wenn ich es hatte immer wieder zu tun, würde ich von der Suche nach einem Sponsor und Finanzierung starten. Im Ernst. Ich leicht in ein paar tausend Dollar in den zwei oder drei Jahren gestellt, die mich an diesem Projekt gearbeitet. Und ich habe nicht so weit wie ich es mir gewünscht hätte. Ich würde schätzen, dass das Projekt richtig machen würde ein Budget von $ 5000 nehmen - $ 10.000. Ich würde auch den Hubschrauber GRÖSSER machen. Die neue Draganflyer X-Pro ist ihre hochskaliert „industrielle“ Version mit einem Pfund Nutzlast Kapazität - genug für alle Elektronik und Sensoren würden Sie jemals brauchen werden. aber es kostet 4997,95 $. Noch in diesem Fall größer Mittel stabiler - und damit leichter zu fliegen. Ich würde auch prüfen, inertiale Messeinheiten (IMU) Zugabe. Und ein Höhensensor. Und natürlich, eine Live-Feed Videokamera.