[實用新型]一種多旋翼無人機系統中PID平衡調試裝置

有效

• 申請號: 201820494751.7
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN208044318U
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 杜維;濮興庭
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本實用新型公開了一種多旋翼無人機系統中PID平衡調試裝置，所述調試裝置包括支撐架、平衡桿、角度傳感器、電機、螺旋槳、單片機，所述支撐架垂直設置在平衡桿中部下方，所述支撐架與平衡桿活動連接，所述電機和螺旋槳為兩組，對稱設置在平衡桿兩端，所述平衡桿與其中一個電機之間設有至少一個凹槽，所述角度傳感器設置在平衡桿與另一個電機之間，所述角度傳感器、電機與單片機連接，本實用新型結構簡單，使用方便，凹槽內增加重物打破平衡狀態，角度傳感器芯片測出傾斜角度，并使用此角度結合PID算法來控制電機的轉速，使平衡桿始終保持平衡狀態，調整過程快速有效，為無人機品質提升提供理論依據。

技術領域

本實用新型屬于無人機技術領域，具體涉及一種多旋翼無人機系統中PID平衡調試裝置。

背景技術

隨著生活水平以及科技的提高，無人機開始興起，無人機是指無人駕駛飛機，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，廣泛用于空中偵察、監視、通信、反潛、電子干擾等。多旋翼無人機，是一種具有多個及以上旋翼軸的特殊的無人駕駛直升機。其通過每個軸上的電動機轉動，帶動旋翼，從而產生升推力，通過改變不同旋翼之間的相對轉速，可以改變單軸推進力的大小，從而控制飛行器的運行軌跡，其操控性強，可垂直起降和懸停，主要適用于低空、低速、有垂直起降和懸停要求的任務類型。

在設計旋翼式無人機時，最重要的是系統的穩定性，由于螺旋槳產生的升力控制著無人機的飛行狀態，通過各個電機相互配合達到無人機升降、轉向的功能，所以電機轉速必須有自動調節的功能，即抗干擾能力，當有外界因素打破無人機的應有狀態時，使之能夠自行調節至穩態，以此應對刮風或碰撞等特殊情況。PID控制作為在工程控制中常用的待反饋算法，其各項參數需要有豐富經驗的工程師才能較快、較準確地賦值，使系統能夠在受干擾時迅速回歸較為理想的穩定狀態，大部分初學者或缺少經驗的工程師對于PID參數的調試沒有一定的概念，想設計一個穩定系統較為困難。

發明內容

為解決上述問題，本實用新型公開了一種多旋翼無人機系統中PID平衡調試裝置，結構簡單，使用方便，能夠快速監測到期望值與實際值的誤差值，并使用誤差值來調整電機的轉速，保持模擬飛行穩定性。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種多旋翼無人機系統中PID平衡調試裝置，其特征在于：所述調試裝置包括支撐架、平衡桿、角度傳感器、電機、螺旋槳、PID控制器與單片機，所述支撐架垂直設置在平衡桿中部下方，所述支撐架與平衡桿活動連接，所述電機和螺旋槳為兩組，對稱設置在平衡桿兩端，所述平衡桿與其中一個電機之間設有至少一個凹槽，所述角度傳感器設置在平衡桿與另一個電機之間，所述角度傳感器、電機與單片機連接，所述角度傳感器與單片機之間連接數碼顯示儀，電機與單片機之間連接電子調速器，所述PID控制器設置在單片機內，PID控制算法通過單片機實現。

電調（電子調速器）依據單片機發送的PWM信號來控制使電機轉動的電流大小，增大PWM信號的占空比即可增大電調輸出的電流，從而提高電機轉速，增大升力；反之，減小PWM信號的占空比即可減小電調輸出的電流，從而減小電機轉速，減小升力。PID控制器在裝置中起自動調節的作用，通過計算期望值與誤差值之間的偏差值，經過PID算法后將結果傳送給電調，PID控制器是實時計算的，只要存在偏差值就會發生計算，因此在裝置運行的任意時刻PID控制器都在調試修改，所以可以達到自動調節的效果，算法中的參數Kp、Ki、Kd可在系統運行的任意時刻更改調試。

作為本實用新型的一種改進，所述支撐架與平衡桿通過螺栓活動連接。

作為本實用新型的一種改進，所述凹槽數量為3個。

作為本實用新型的一種改進，所述凹槽的截面為方形。

本實用新型的有益效果是：