クアドロコプターを作ります。 パート1.ダイナミクスの方程式

目次


1.ダイナミクスの方程式

はじめに




むかしむかし、私は次のコメントを書きました: それだけです。
そのようなニュースの後、私は座って私のクアドロコプターを作ります。 そして、彼らは皆それをしますが、私はしません。 いいえ、しかし何。
いつも何かを飛んで欲しいと思っていました。 2機のラジコンヘリコプターがありました。 しかし、それはひどく終わった。
私はquadrocopterを作ることにしました。 それがどのように終了するか-表示されます。 既製のフライトコントローラーは使用せず、すべてを自分でプログラムします。 そして、このプロセスを一連の記事で説明しようとします。 今、私はあなたの注意に最初の部分を示します。 それは、ダイナミクスの方程式がクアドロコプター内に隠されていることを簡単に示します。
行きましょう。



1.運動方程式の導出



空間内のクアドロコプターの向きは、ヨー-ψ、ピッチ 、ロール-φの 3つの角度によって決まります。
一緒にベクターを構成します。

慣性基準システム内のデバイスの位置は、半径ベクトルによって設定されます

クアドロコプターの座標系から慣性座標系への遷移行列の形式は次のとおりです。

4つのエンジンのそれぞれによって生成される牽引力は、

ここで、 ωiはエンジンの角速度、 bは比例係数です。
これで、垂直軸に沿ったクアドロコプターの加速度を記述する微分方程式を書くことができます。

すぐに2番目の微分方程式を書きます

ここで、 Iは慣性行列、 Mはクアドロコプターに加えられるトルク、 M Gはジャイロモーメントです。
ベクトルMは次のように定義されます。

ここで、 dは抗力係数、 Lは肩の長さです。
エンジンの回転ローターを使用した物体の回転によって生じるジャイロモーメントは、次のように記述されます。


クアドロコプターを制御する4つの制御信号を紹介します。





クアドロコプターに作用するジャイロモーメントは、エンジンのローターの角速度に依存するため、制御ベクトルに依存します


システムを記述する方程式系を作成します。


そして今、二次導関数がないようにシステムを変換しています。


この9つの方程式からなるシステムは、システムのダイナミクスを説明しています。

おわりに


投稿はややいことが判明しました。
オンラインの数式エディタを教えてください。 そして、これらは非常に嫌に見えます。

質問の提案は大歓迎です!

Source: https://habr.com/ru/post/J183964/


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