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四旋翼飞行器 载重估计

  最近需要用到无人机的载重估计。即对于载货无人机,估算出装载货物的实际重量。原理简单易懂,经过实飞精度满足基本预期,下面给出流程。

  四旋翼的飞行是由4个螺旋桨驱动。螺旋桨转速的平方\omega _{i}^{2}(i=1,2,3,4)决定多旋翼拉力f。具体地讲,作用在四旋翼上的总拉力表示为:

  OK,此时假设四旋翼是一个质量均匀、结构对称的刚体,那么当四旋翼在无风情况下悬停时,系统存在以下对应关系:

  无人机的重量m_b我们可以很方便地通过称重测量得到;而无刷电机的速度反馈则需要你的电机具有速度反馈装置,或者需要你能够做到无感速度估计;

  在这样一个前提下,接下来的主要工作就是得到这个综合系数C_{\mathrm{M}}了,上面已经说到它可以通过理论计算得到一个数值,但更简单直接的方法是通过辨识得到:

  可以用于依赖货物重量的场景。比如已知越重质心偏移越大进而需要越多的补偿量,此时我们可以利用估计出的载重量应用在该场景。

  重点在于关注C_M的辨识是否准确,同时在应用时应特别注意应用场景及应用时机;经过实飞数据验证,估计60kg的精度在3kg左右。满足基本预期,可以用于较多场景。

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