Tôi có thực sự cần một con quay hồi chuyển cho một hệ thống ổn định chuyến bay?

Tôi đang làm việc trên một hệ thống ổn định bay máy bay cơ bản, là tiền thân của một hệ thống lái tự động hoàn toàn. Tôi đang sử dụng Wii Motion Plus và Nunchuk được trục vớt để tạo IMU 6DOF. Mục tiêu đầu tiên là giữ mức cánh, sau đó trộn vào các lệnh của người dùng. Tôi có đúng không khi nói rằng điều này sẽ không cần con quay hồi chuyển, chỉ cần gia tốc kế trục 3 (2?), Để phát hiện cao độ và cuộn, sau đó điều chỉnh các cánh quạt và thang máy để bù lại?

Thứ hai, nếu chúng tôi mở rộng mục tiêu thiết kế của mình từ "giữ mức độ cánh" sang "bay thẳng" (rõ ràng là hai điều khác nhau, do gió và nhiễu loạn), thì con quay trở nên cần thiết, trong trường hợp có thể được thực hiện mà không cần hướng dẫn GPS ?

Tuy nhiên, tôi đã cố gắng tích hợp các giá trị con quay để có được cuộn, cao độ và ngáp từ đó (bằng chứng là câu hỏi này), tôi ở một mức độ hiểu biết về chủ đề mà tôi thích toán học đơn giản hơn trong mã của mình . Cảm ơn vì bất kì sự giúp đỡ!

Tôi có đúng không khi nói rằng điều này sẽ không cần con quay hồi chuyển, chỉ cần gia tốc kế trục 3 (2?), Để phát hiện cao độ và cuộn, sau đó điều chỉnh các cánh quạt và thang máy để bù lại?

Không. Điều ngược lại là đúng. Gia tốc kế sẽ gần như vô dụng để phát hiện các vòng quay trên nền tảng đang trải qua các gia tốc không xác định. Máy bay của bạn sẽ chịu hai vectơ lực: trọng lực và lực nâng + lực kéo. Nâng + kéo sẽ thay đổi lớn như một chức năng của mặt phẳng.

Nhưng đây là một cách tổng quát hơn mà bạn có thể biết điều này là không thể, và bạn có thể sử dụng phương pháp này trong nhiều trường hợp khác ngoài IMU. Một cảm biến, hoặc bộ cảm biến cung cấp cho bạn giá trị N. Bạn không thể diễn giải điều này vào một không gian có nhiều hơn N kích thước.

Một ví dụ tầm thường: Bạn muốn một cảm biến đo vị trí của ai đó trong phòng. Một công cụ tìm phạm vi siêu âm duy nhất là đủ? Không. Một vị trí trong phòng yêu cầu hai giá trị, tọa độ (X, Y). Nhưng một cảm biến siêu âm chỉ cung cấp cho bạn một giá trị, một chiều dài. Không có cách nào để thiết lập cảm biến này để giải quyết vấn đề của bạn. Nhưng nếu bạn có hai cảm biến, thì có thể là có thể.

Bây giờ hãy nhìn vào máy bay. Một mặt phẳng không gia tốc chỉ chịu một lực, trọng lực. Hướng của trọng lực so với mặt phẳng là một vectơ 3D, nhưng may mắn thay (nếu bạn ở Trái đất) bạn biết độ lớn của nó. Đó là 1 giá trị, để lại 2 ẩn số, vì vậy về mặt lý thuyết bạn có thể thoát ra bằng gia tốc kế 2 trục để tạo thành 2 ẩn số đó và tính toán vectơ trọng lực.

Những gì về một chiếc máy bay trong chuyến bay. Trọng lực và lực nâng + kéo đều là các vectơ 3D, cung cấp cho bạn 6 số. OK bạn biết độ lớn của trọng lực, vì vậy 5 số. Bạn sẽ cần một số loại cảm biến cung cấp cho bạn ít nhất 5 giá trị. Do đó, gia tốc kế 3 trục không thể đủ.

Mặc dù con quay hồi chuyển 3 trục và gia tốc kế 3 trục sẽ không đủ, nhưng con quay hồi chuyển sẽ hữu ích hơn nhiều. Điều này là do nó trực tiếp đo các góc quay, đó là điều bạn đang cố gắng kiểm soát.

Tương tự như vậy, gia tốc kế sẽ hữu ích hơn trong việc phát hiện và sửa chữa các sai lệch khi di chuyển trên một đường thẳng.

Như tên của gia tốc kế ngụ ý, bạn đo gia tốc trên hệ thống của mình, ngoại trừ lực hấp dẫn. Khi cảm biến của bạn ở trạng thái nghỉ, bạn đo gia tốc từ lực mà bạn sử dụng để chống lại lực hấp dẫn. Đây là cách bạn có thể sửa hướng của bạn so với vectơ trọng lực. Khi cảm biến được tăng tốc, như trường hợp khi các lực bên ngoài khác (như gió) được áp dụng, nó sẽ bị trộn lẫn với các lực chống lại trọng lực và bạn không thể xác định duy nhất vectơ trọng lực nữa. Khi tính trung bình theo thời gian, bạn có thể làm mịn các thành phần gia tốc động, và đây là ví dụ những gì được sử dụng trong AHRS để bù cho độ lệch của con quay hồi chuyển.

Thực tế, bạn không thể phân biệt giữa một cấp độ được tăng tốc bởi một cơn gió và một thủ công bị nghiêng, nhưng nếu không thì không được tăng tốc.