BXFlyer quatre rotors d'hélicoptères
par
Bruce J. Weimer, M.D.
LE ROBOT:
CONTEXTE:
Les quatre premiers rotor RC Héli semble avoir été le « engager » japonais:
Moi, bien sûr, acheté un. Comme il arrive, je suis tombé sur le premier Draganflyer, de sorte que est celui que j'ai acheté.
Envole:
L'hélicoptère a quatre moteurs électriques entraînant quatre rotors - tous pointage « vers le haut. » Regardant vers le bas sur l'hélicoptère au-dessus, les moteurs / rotors peuvent être considérés comme étant situés sur les points cardinaux - Nord, Est, Sud et Ouest. Les moteurs du Nord et du Sud tournent dans le sens horaire et les moteurs Est et Ouest tournent dans le sens antihoraire - Je reviendrai dans une minute. Maintenant, si vous vrombir les quatre moteurs / rotors également, l'hélicoptère va soulever vers le haut. Et si vous puis ralentir le moteur du Nord tout en accélérant simultanément le moteur du Sud, puis l'hélicoptère s'incline vers le Nord et ça va commencer à voyager dans cette direction - qui vous permet de contrôler « pitch ». Vous contrôlez « rouler » en utilisant les moteurs Est et Ouest. Et rappelez-vous la chose dans le sens horaire / anti-horaire? Eh bien, aussi longtemps que les quatre moteurs / rotors vont tous à la même vitesse, puis la paire Nord / Sud annule le moment angulaire de la paire Est / Ouest. Mais en accélérant la paire Nord / Sud et en ralentissant la paire Est / Ouest (ou vice-versa), vous pouvez faire la rotation héli pour contrôler le mouvement « de lacet »! La partie vraiment cool est que, en ajoutant toujours à un moteur le même montant que vous prenez loin d'un autre moteur, vous contrôlez l'héli sans changer la poussée. (D'accord, dans un monde idéal, en ignorant les effets du frottement, etc., mais assez près.)
Il y a au moins deux autres considérations.
L'hélicoptère quatre de rotor a quatre rotors en rotation rapide. Et dans une certaine mesure, ils devraient agir comme quatre indépendants « gyroscopes ». Par conséquent, au moins en théorie, il devrait y avoir une valeur intrinsèque « stabilité gyroscopique » à l'hélicoptère. De plus, étant donné que la batterie de ci-joint l'hélicoptère, le centre de gravité / masse doit être inférieure à l'hélicoptère créant un « effet pendule » qui devrait aussi avoir tendance à stabiliser l'hélicoptère en vol.
Mais c'est tout simplement la théorie. J'ai eu plus tard me rappeler - accident après accident - que je l'avais vu Draganflyer voler dans des vidéos sur Internet!
ÉLECTRONIQUE:
J'ai utilisé un microcontrôleur BX24 parce que je suis familier avec elle, il est programmable de base, il est (relativement) rapide, il dispose flottant mathématiques points et il a plusieurs tâches à la fois. Je aussi utilisé une connexion série de la BX24 à un co-processeur pwm PAK. Je puis utilisé le PAK pour conduire 4 MOSFETs. Et, comme je l'ai déjà dit, je réutilisai les moteurs Draganflyer et rotors. Tout cela mis hors tension le pack batterie rechargeable 9.6V de Draganflyer. les problèmes ont commencé alors. Les moteurs génèrent beaucoup de perturbations électromagnétiques - assez qu'ils ont gardé la réinitialisation du BX24 et le PAK. Je pouvais courir un moteur à la fois - pas de problème. Deux parfois. Mais tous les quatre à la fois - oublient! Il m'a fallu plus d'un an de jouer avec différentes combinaisons de cartes de circuits imprimés, des diodes et des condensateurs flyback de suppression de bruit pour finalement obtenir la chose à travailler!
Ma solution puisse finalement mettre des diodes et des condensateurs flyback à travers les bornes du moteur et des condensateurs de 0.1uF à travers les MOSFETs pendant l'exécution du PAK en « égale » mode MLI.
Si vous tenir au courant de pompage dans le même sens par ces capteurs que vous finirez par galvanoplastie les électrodes du capteur le rendant inutilisable. est la solution pour prendre une lecture dans le « Nord » / direction « Sud » ont immédiatement suivi par une autre lecture dans le sens « Sud » / « Nord » - un courant pseudoAC - qui annule la galvanoplastie. Bien sûr, vous devez faire la même chose avec les broches « Est » / « Ouest ». Cela signifie que vous êtes en effet de prendre deux lectures chaque fois dans chaque direction, mais vous pouvez les moyenner ensemble pour réduire le bruit si vous voulez - je ne l'ai pas.
Maintenant, quelqu'un est sûr d'objecter que si l'hélicoptère va dans une banque forte, alors les forces centrifuges vont créer une accélération qui annule la force de gravité et le capteur d'inclinaison va être donner des données inutiles. Vous avez raison - sur le plan technique. Je vous contrer en disant que si les années héli dans une banque forte, alors vous n'avez pas à vous soucier de prendre des mesures - il est hors de contrôle et il va tomber en panne avant de pouvoir dire « je te l'avais dit! »
Compass: Jusqu'à présent, je ne l'ai pas mentionné le contrôle 'de lacet. Mon idée était d'essayer de garder l'hélicoptère pointe vers le nord. Et pour moi, cela signifiait l'aide d'une boussole. Je choisis la boussole analogique Dinsmore 1525 qui était assez facile à utiliser - vous donnez juste 5 V et prendre des lectures de l'aide d'une broche ADC sur le microcontrôleur. Je suis en mesure de reproduire une précision de +/- benchtop d'environ 1 degré - donc je espérais que cela fonctionnerait. Et les lectures de la boussole ne semble pas être affecté sensiblement par les quatre moteurs, même en cours d'exécution à pleine vitesse. En fait, je programmé dans le contrôle PID pour le vol inaugural de l'hélicoptère, mais parce que les quatre rotors de filature créer leur propre intrinsèque « stabilité gyroscopique », je ne suis pas convaincu que l'idée de la boussole a effectivement travaillé. mais je ne suis pas sûr qu'il n'a pas fait.
Comme je l'ai mentionné, l'une des raisons pour lesquelles je choisis la BX24 était parce qu'il m'a donné les mathématiques à virgule flottante dans Basique.
La bonne façon de faire aurait alors été de coder des équations de vol d'algèbre linéaire appropriés dans un programme de contrôle - depuis est mathématiquement, il fait une certaine interaction entre tangage, roulis, lacet et poussée:
Mais comme une approximation simple et raisonnable, je les traitais tout comme variables indépendantes et pas programmé, roulis et lacet à l'aide de simples équations PID. Pour autant que je suis arrivé avec le projet, cela semblait fonctionner assez bien.
VOLS D'ESSAI:
VOL MAIDEN:
Et cela a fonctionné! En fait, il a survécu. J'avais apparié première fois de vol du frère Wright - je partais pour célébrer.
SUGGESTIONS:
Si je devais tout faire recommencer, je commencerais par la recherche d'un commanditaire et le financement. Sans blague. Je facilement mis dans quelques milliers de dollars au cours des deux ou trois ans que je travaillais sur ce projet. Et je ne l'ai pas aller aussi loin que je l'aurais aimé. J'estime que, pour bien faire le projet prendrait un budget de 5 000 $ - 10 000 $. Je voudrais aussi faire l'hélicoptère BIGGER. Le nouveau Draganflyer X-Pro est leur plus grande échelle version « industrielle » avec une capacité de charge d'une livre de charge utile - assez pour tous les composants électroniques et les capteurs que vous auriez jamais besoin. mais il en coûte 4997,95 $. Pourtant, dans ce cas, des moyens plus stables plus gros - et donc plus facile à voler. Je voudrais aussi envisager d'ajouter des unités de mesure d'inertie (IMU). Et un capteur d'altitude. Et, bien sûr, une caméra vidéo en direct d'alimentation.