[实用新型]一种多旋翼无人机系统中PID平衡调试装置

说明书

本实用新型公开了一种多旋翼无人机系统中PID平衡调试装置，所述调试装置包括支撑架、平衡杆、角度传感器、电机、螺旋桨、单片机，所述支撑架垂直设置在平衡杆中部下方，所述支撑架与平衡杆活动连接，所述电机和螺旋桨为两组，对称设置在平衡杆两端，所述平衡杆与其中一个电机之间设有至少一个凹槽，所述角度传感器设置在平衡杆与另一个电机之间，所述角度传感器、电机与单片机连接，本实用新型结构简单，使用方便，凹槽内增加重物打破平衡状态，角度传感器芯片测出倾斜角度，并使用此角度结合PID算法来控制电机的转速，使平衡杆始终保持平衡状态，调整过程快速有效，为无人机品质提升提供理论依据。

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种多旋翼无人机系统中PID平衡调试装置。

背景技术

随着生活水平以及科技的提高，无人机开始兴起，无人机是指无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。多旋翼无人机，是一种具有多个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机。其通过每个轴上的电动机转动，带动旋翼，从而产生升推力，通过改变不同旋翼之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹，其操控性强，可垂直起降和悬停，主要适用于低空、低速、有垂直起降和悬停要求的任务类型。

在设计旋翼式无人机时，最重要的是系统的稳定性，由于螺旋桨产生的升力控制着无人机的飞行状态，通过各个电机相互配合达到无人机升降、转向的功能，所以电机转速必须有自动调节的功能，即抗干扰能力，当有外界因素打破无人机的应有状态时，使之能够自行调节至稳态，以此应对刮风或碰撞等特殊情况。PID控制作为在工程控制中常用的待反馈算法，其各项参数需要有丰富经验的工程师才能较快、较准确地赋值，使系统能够在受干扰时迅速回归较为理想的稳定状态，大部分初学者或缺少经验的工程师对于PID参数的调试没有一定的概念，想设计一个稳定系统较为困难。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种多旋翼无人机系统中PID平衡调试装置，结构简单，使用方便，能够快速监测到期望值与实际值的误差值，并使用误差值来调整电机的转速，保持模拟飞行稳定性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种多旋翼无人机系统中PID平衡调试装置，其特征在于：所述调试装置包括支撑架、平衡杆、角度传感器、电机、螺旋桨、PID控制器与单片机，所述支撑架垂直设置在平衡杆中部下方，所述支撑架与平衡杆活动连接，所述电机和螺旋桨为两组，对称设置在平衡杆两端，所述平衡杆与其中一个电机之间设有至少一个凹槽，所述角度传感器设置在平衡杆与另一个电机之间，所述角度传感器、电机与单片机连接，所述角度传感器与单片机之间连接数码显示仪，电机与单片机之间连接电子调速器，所述PID控制器设置在单片机内，PID控制算法通过单片机实现。

电调（电子调速器）依据单片机发送的PWM信号来控制使电机转动的电流大小，增大PWM信号的占空比即可增大电调输出的电流，从而提高电机转速，增大升力；反之，减小PWM信号的占空比即可减小电调输出的电流，从而减小电机转速，减小升力。PID控制器在装置中起自动调节的作用，通过计算期望值与误差值之间的偏差值，经过PID算法后将结果传送给电调，PID控制器是实时计算的，只要存在偏差值就会发生计算，因此在装置运行的任意时刻PID控制器都在调试修改，所以可以达到自动调节的效果，算法中的参数Kp、Ki、Kd可在系统运行的任意时刻更改调试。

作为本实用新型的一种改进，所述支撑架与平衡杆通过螺栓活动连接。

作为本实用新型的一种改进，所述凹槽数量为3个。

作为本实用新型的一种改进，所述凹槽的截面为方形。

本实用新型的有益效果是：