RIW_Quadrotor飞控开发（01概述）

写飞控大概有半年了，为了能让四旋翼飞上天可是下了不少功夫，下面会陆陆续续更新些笔记，算是帮助梳理思路了

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首先接触到四旋翼大概是大一末，大概2017年5月份吧但当时并没有研究飞控，一来自己的水平不够刚学51没多久，二来，也没想到自己会在电子的道路上走怎么远，只是觉得四旋翼是个很高大上的东西。开始动手研究飞控是今年暑假，现在陆陆续续写了写框架，过两天准备调试，希望调试成功。RIW_Quadrotor的意思是(Rising In The Wind)，也算是我电子竞赛生涯最后一件作品吧，希望有一个圆满的结局。

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正文开始

1.四旋翼航模知识

首先我必须强调一下我们常见的玩具级四旋翼飞行器只能被称作航模，不能叫无人机，要达到无人机的级别，起码要具备更丰富的环境感知能力，还要有智能的决策能力，既然要研究飞控就不能像小白一样哦。
让我们看看四旋翼飞行器由那些部分组成：
（让我们用价格排序......）

• 遥控器&接送机x1
• 电调&电机x4
• 电池
• 机架
• 其它

遥控器不用多说，土豪选FUTABA，平民选天地飞，值得注意的是遥控器的通道数，每个通道可以传输独立的数据，对于四旋翼飞行器来说一般要大于4个，一般遥控器都是6通道，我们就不用担心了。另一个可说的是通道的数据格式，一般来说是一定占空比的pwm波，一般是50HZ，占空比为5%~10%，当然遥控器可以微调，一般来说是这个范围。上述pwm信号是各通道独立的，某些飞控为节省io口会用到ppm信号，比如pix，原理与pwm接近，大家可以在网上搜搜看，这里不再扩展。

电机电调是动力机构，同样分土豪玩家和平民玩家，口碑较好的是朗宇和好盈。航模电机是直流无刷电机，尽管这个分类有所争议，但还是比较准确的，关于无刷电机的发明者和他的故事也非常有趣，有兴趣也可以搜搜看。网上关于航模无刷电机的介绍不多，当初还是迷糊了一段时间，所以现在详细说说。
航模上无刷电机的原理不同于三相异步电机，但非常近似，三相异步电机的定子线圈通入的是三相交流电，三个线端的电流相位顺序相差，转子一般是铝制的笼子，由于三相电流的周期变化产生了一个旋转的磁场，在这个磁场中的金属笼产生了感应电流，感应电流产生了与原来磁场相反的一个磁场，金属笼就受力转了起来，注意驱动金属笼转动的感生磁场，一定要有金属笼和三相交流电的旋转磁场的相对运动才能产生，一般来说，金属笼的转速会比三相交流电的角频率低5%
现在我们看看航模的无刷电机，不同于金属笼，转子换成了钕铁硼强磁铁，同样由三相交流电产生旋转磁场，转子磁铁受力发生转动但我们注意到，转子的磁铁和线圈绕组的软铁的牙并不是一 一对应的而是有错位的，这一点和步进电机很像，如果转子在磁场的驱动下转过了一个牙的角度但是三相交流电的磁场还未及时换向那么转子将被停在原地，只有下次换向才能再转一个角度，这样不是和步进电机一样了吗？别着急，为了能及时换向我们就必须将三相交流电的频率和电机转子的位置配合起来，有的无刷电机会安装霍尔传感器检测转子的位置，而我们的航模无刷电机并没有看到霍尔传感器，其实电调内部是有一个芯片的，不仅仅是MOS管的开关电路，当转子运动到一个点同样会在定子线圈中产生一个反电动势，我们可以用ADC检测电动势，配合一些控制算法合理高效的驱动转子连续旋转，关于电机驱动的算法还是比较复杂的因为工业上的应用需求千奇百怪，好的算法还是很值钱的，这也许就是电调买这么贵的原因吧。
关于电调另一个需要说的就是，输入的信号，同样是50HZ，占空比为5%-10%的pwm信号，不过准确的说电调检测的并不是占空比，而是高电平的时间，即1-2ms的量程，即使后半段低电平被打断，或者被截去也不会影响电机的输出。
（今天太晚了，明天再更吧！）

2.飞控概述