arduino 四軸飛行器 問題
本帖最后由 comet1989 于 2013-7-19 16:13 编辑最近小弟再研究四軸飛行器
想要用arduino mega 2560來做飛控板
因此就開始了其妙的旅程
講到四軸當然要先學會陀螺儀囉~
看過了論壇上幾位高手的文章和網路上一些資料後才做出單軸的程式
先放上code給大家參考
#include "Wire.h"
#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050.h"
#include "PID_v1.h"
#include"Servo.h"
Servo myservo;
MPU6050 accelgyro;
unsigned long now, lastTime = 0;
float dt; //微分时间
/************************************************************/
int16_t ax, ay, az, gx, gy, gz; //加速度计陀螺仪原始数据
float aax=0, aay=0, agx=0, agy=0, agz=0; //角度变量
long axo = 0, ayo = 0, azo = 0; //加速度计偏移量
long gxo = 0, gyo = 0, gzo = 0; //陀螺仪偏移量
float pi = 3.1415926;
float AcceRatio = 16384.0; //加速度计比例系数
float GyroRatio = 131.0; //陀螺仪比例系数
uint8_t n_sample = 8; //加速度计滤波算法采样个数
float aaxs = {0}, aays = {0}; //x,y轴采样队列
long aax_sum, aay_sum; //x,y轴采样和
float a_x={0}, a_y={0} ,g_x={0} ,g_y={0}; //加速度计协方差计算队列
float Px=1, Rx, Kx, Sx, Vx, Qx; //x轴卡尔曼变量
float Py=1, Ry, Ky, Sy, Vy, Qy; //y轴卡尔曼变量
/*****************************************************************/
float Kp=2; //Initial Proportional Gain
float Ki=0; //Initial Integral Gain
float Kd=0; //Initial Differential Gain
floatInput, Output;
floatSetpoint=0;
intDirection;
PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint,Kp,Ki,Kd, DIRECT);
void setup() {
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
accelgyro.initialize(); //初始化
unsigned short times = 200; //采样次数
for(int i=0;i<times;i++){
accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz); //读取六轴原始数值
axo += ax; ayo += ay; azo += az; //采样和
gxo += gx; gyo += gy; gzo += gz;
}
axo /= times; ayo /= times; azo /= times; //计算加速度计偏移
gxo /= times; gyo /= times; gzo /= times; //计算陀螺仪偏移
myPID.SetMode(AUTOMATIC);
myservo.attach(5,1000,2000);
delay(2500);
myservo.writeMicroseconds(1000);
delay(2000);
}
void loop(){
MPU6050_Angle();
Input = agx;
myPID.Compute();
//analogWrite(5,Output);
myservo.write(Output);
//delay(15);
/*Serial.print(agx);Serial.print(",");
Serial.print(agy);Serial.println();*/
Serial.print(agx); Serial.print("\t");
Serial.print(agy); Serial.print("\t");
Serial.println(Output);
}
voidMPU6050_Angle()
{
unsigned long now = millis(); //当前时间(ms)
dt = (now - lastTime) / 1000.0; //微分时间(s)
lastTime = now; //上一次采样时间(ms)
accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz); //读取六轴原始数值
float accx = ax / AcceRatio; //x轴加速度
float accy = ay / AcceRatio; //y轴加速度
float accz = az / AcceRatio; //z轴加速度
aax = atan(accy / accz) * (-180) / pi; //x轴对于水平面的夹角
aay = atan(accx / accz) * 180 / pi; //y轴对于水平面的夹角
aax_sum = 0; // 对于加速度计原始数据的滑动加权滤波算法
aay_sum = 0;
for(int i=1;i<n_sample;i++){
aaxs = aaxs;
aax_sum += aaxs * i;
aays = aays;
aay_sum += aays * i;
}
aaxs = aax;
aax_sum += aax * n_sample;
aax = (aax_sum / (11*n_sample/2.0)) * 9 / 7.0; //角度调幅至0-90°
aays = aay; //此处应用实验法取得合适的系数
aay_sum += aay * n_sample; //本例系数为9/7
aay = (aay_sum / (11*n_sample/2.0)) * 9 / 7.0;
float gyrox = - (gx-gxo) / GyroRatio * dt; //x轴角速度
float gyroy = - (gy-gyo) / GyroRatio * dt; //y轴角速度
agx += gyrox; //x轴角速度积分
agy += gyroy; //x轴角速度积分
/* kalmen start */
Sx = 0; Rx = 0;
Sy = 0; Ry = 0;
for(int i=1;i<10;i++){ //测量值平均值运算
a_x = a_x; //即加速度平均值
Sx += a_x;
a_y = a_y;
Sy += a_y;
}
a_x = aax;
Sx += aax;
Sx /= 10; //x轴加速度平均值
a_y = aay;
Sy += aay;
Sy /= 10; //y轴加速度平均值
for(int i=0;i<10;i++){
Rx += sq(a_x - Sx);
Ry += sq(a_y - Sy);
}
Rx = Rx / 9; //得到方差
Ry = Ry / 9;
Px = Px + 0.0025; // 0.0025在下面有说明...
Kx = Px / (Px + Rx); //计算卡尔曼增益
agx = agx + Kx * (aax - agx); //陀螺仪角度与加速度计速度叠加
Px = (1 - Kx) * Px; //更新p值
Py = Py + 0.0025;
Ky = Py / (Py + Ry);
agy = agy + Ky * (aay - agy);
Py = (1 - Ky) * Py;
}
接下去就是要做兩軸的控制
如以下影片
http://player.ku6.com/refer/PdM0pneH9eghUNy1biEPHA../v.swf
請問我應該要怎修改才能做成如影片那樣平衡?
LZ是港台地区的？ 楼主台湾的吧！你的影片我们看不到的！
1，kalmen有个库文件的；
2，MPU6050 也有ARDUINO专门的库，可以直接出四位元......(效果不比你用kalme差） 554789575 发表于 2013-7-17 15:45 static/image/common/back.gif
LZ是港台地区的？
我是台灣人~
影片我會在找一下再放上來~
不好意思囉~ 拾瑞 发表于 2013-7-17 16:11 static/image/common/back.gif
楼主台湾的吧！你的影片我们看不到的！
1，kalmen有个库文件的；
恩~了解了~我會在試看看~
影片方面我會在找一下再放上來
程式方面我會在想一下~
到時會再放上來請大家幫我看一下囉~
comet1989 发表于 2013-7-18 14:14 static/image/common/back.gif
我是台灣人~
影片我會在找一下再放上來~
不好意思囉~
:lol欢迎欢迎~ 对岸的这位兄弟,忘记提醒你,如果分别对X,Y,Z三个单轴做处理,最后得到的PITCH ROLL YAW会有问题的!
单轴的计算有个问题,绕roll顺时针转45,再绕pitch顺时针转45,再绕yaw顺时针转45,再反过来转回去,发现回不到初始状态........(我不是能很好表达,不知道你能不能看懂)
所以做四轴,直接出四位元,然后求欧拉是正途啊，别花费精力在单轴上了！ 本帖最后由 comet1989 于 2013-7-19 13:18 编辑
拾瑞 发表于 2013-7-19 11:30 static/image/common/back.gif
对岸的这位兄弟,忘记提醒你,如果分别对X,Y,Z三个单轴做处理,最后得到的PITCH ROLL YAW会有问题的!
单轴的 ...
我看的懂你想要表達的意思~
所謂的四位元是像這邊文章所寫的那原始的數值嗎?
http://www.geek-workshop.com/thread-1017-1-1.html
還是您有什麼資料能提供給我呢?
因為對這個滿有興趣的~
所以想把它做起來
麻煩大家了~
四位元就是旋转矩阵！见附件 comet1989 发表于 2013-7-19 13:10 static/image/common/back.gif
我看的懂你想要表達的意思~
所謂的四位元是像這邊文章所寫的那原始的數值嗎?
四元数其实就是轴-角表达式，所谓轴-角表达式，就是任何姿态的物体， 都可以表示为绕一根过地理坐标系原点的轴旋转一定的角度;
对于一个姿态来说就只存在一根轴和一个角度;
其实四位元就是方向余弦矩阵。 其实用2560的板子做有些浪费硬件接口，可以好好利用那些硬件资源做一些使飞控更有个性的，:lol菜鸟也打算做一个四轴，请问楼主你的飞控做的多大？飞得怎样？成本花了多少？ 楼主发的地址打不开，尽量像优酷可以打开的或者直接上传到论坛和大家分享..... 拾瑞 发表于 2013-7-19 15:30 static/image/common/back.gif
四元数其实就是轴-角表达式，所谓轴-角表达式，就是任何姿态的物体， 都可以表示为绕一根过地理坐标系原点 ...
已下載來研究了~
雖然說幾乎看不懂QAQ
目前還是以我在上面的程式來做修改
畢竟四位元這邊可能還要研讀一段時間~"~ 学慧放弃 发表于 2013-7-19 15:33 static/image/common/back.gif
其实用2560的板子做有些浪费硬件接口，可以好好利用那些硬件资源做一些使飞控更有个性的，菜鸟也打算做 ...
目前用2560只是做測試~
因為手邊就只有這塊~:D
我的飛行組件都是買現成的~
想要做成FPV空拍的四軸飛行器
我的目的是想試著用arduino和一些模組來做成外面所賣的飛控板(簡單來說就是訓練寫程式:D)
光是買現成材料大概就花了$ 1500 NT(不包含arduino和模組)
学慧放弃 发表于 2013-7-19 15:34 static/image/common/back.gif
楼主发的地址打不开，尽量像优酷可以打开的或者直接上传到论坛和大家分享.....
視頻方面我會在處理一下
我們這邊鎖掉了你們的一些視頻網站
所以在找可用的視頻上傳中~
在不行就只好放到上傳空間給大家下載來看了QAQ