让BB Black飞起来~基于BeagleBone Black的四轴飞行器设计

azhiking

让BB Black飞起来~基于BeagleBone Black的四轴飞行器设计 [复制链接]

搞这个东东，其实心里没谱，一是不知道后期的“资金”能不能跟上，另外软件的设计，硬件的设计调试，而且很多传感器的手工焊接，都不是一件容易的事情。也许过程中会遇到这样那样的搞不定的事情，三个月的时间，确实很短！

azhiking

电调的设计：
电调主要是利用MCU的PWM输出控制H桥来驱动无刷电机，难点在于无感无刷电机的相位判断，另外启动的时候可控性比较差。这个打算参考德国mikrokopter的飞控设计，切换一个硬件平台。代码打算重写。
因为是DIY的，不是商用的，所以不需要考虑通用性，只留出I2C或者SPI接口与主机通讯即可。另外留出UART口以便于代码升级

azhiking

遥控器的设计相对也比较简单，主要是用MCU的UART和无线接口进行通讯，放一块Mini LCD（小一点能便宜一点），用来显示一下飞控数据，便于调试。
控制接口是采用摇杆电位器还是按键还没有考虑好，按键做起来比较简单，软件也比较好写。摇杆的话，软件复杂一些，不过操控性更好一些。

电调和遥控器都用LM3S5K31，为了便于调试，所以需要写一个BootLoader，写一个类似UBOOT之类的控制台。总体软件结构相对简单。

azhiking

飞控的设计比较复杂：扩展板的设计，软件的设计，个人觉得难度比上面连个模块高。
硬件方面主要是：传感器，通讯接口（遥控和电调），还有扩展接口。
软件因为现在没有确定操作系统，所以……
希望有朋友能给出好的意见或者建议，不甚感激

chenzhufly

这倒是个好东西

lelee007

AM3359的性能还是很不错的（未来可以直接在上面加上摄像头做“航拍”）
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如果AM3359只是单纯的来做一个四轴飞控，那就太浪费资源了

azhiking

lelee007 发表于 2014-3-13 22:27
AM3359的性能还是很不错的（未来可以直接在上面加上摄像头做“航拍”）
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单纯做飞控，确实很浪费。其他的功能以后慢慢加吧，先能飞起来再说，呵呵。

lelee007

哈哈，不过既然是玩，那也就无所谓了，我倒是觉得你提的那些视频实时采集传输的可以考虑做进去

linux的实时性其实不差，关键看怎么去用，另外，如果实在性能做不上去，可以把分辨率降一降去实现

azhiking

先从电调入手，希望这个能够尽快完成：
电调的目的就是驱动无刷电机。这里整理了一些直流电机的相关概念性的东西与大家分享，更详细更具体的可以自行上网搜索
四轴上使用的电机一般都是无刷无感直流电机。

直流电机主要有直流有刷电机和无刷直流电机两种。

      1． 有刷直流电机

直流电机以良好的启动性能、调速性能等优点著称，其中属于直流电机一类的有刷直流电机采用机械换向器，使得驱动方法简单。但是，它自身却存在一定的缺点：

a)      结构相对复杂，增加了制造成本；

b)      容易被环境（如灰尘等）影响，降低了工作的可靠性；

c)       换向时会产生火花，限制了使用范围；

d)      容易损坏，增加了维护成本等。

      2． 无刷直流电机

    无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor, BLDCM）的诞生，克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。

      3．电机的驱动

    只要检测电机转子的位置，再根据转子的位置给电机的不同相通以对应的电流，使定子产生步进式旋转磁场，电机才可以跟着磁场转动起来。

    三相直流无刷马达最基本的驱动方法，分为 ​​矩形波驱动与正旋波驱动。前者将6个开关以单纯之ON-/OFF讯号驱动马达运转，后者驱动方式如同一般的交流马达，在定子端输入三相正弦波讯号，合成一旋转磁场带动转子旋转，其马达运转情况如同永磁式交流同步马达。而矩形波驱动方法又分成2种，120°矩形波驱动与180°矩形波驱动

位检测方法, 其中较为成熟的主要有四类:反电势法、续流二极管法、电感法和状态观测器法。

“反电势法”是迄今为止最成熟、最有效, 也是最常见和应用最为广泛的一种转子位置信号检测方法。这种方法的基本原理就是在忽略永磁无刷直流电机电枢反应影响的前提下, 通过检测“断开相”(逆变桥上下功率器件皆处于关断的那一相) 的反电势过零点, 来依次得到转子的六个关键位置信号, 并以此作为参考依据, 轮流触发导通六个功率管, 驱动电机运转。

这种方法较常用于电枢绕组采用星形接法的“三相六拍- 120°方波型”驱动的永磁无刷直流电机(因为方波电机只需若干个离散的关键转子位置信号)。在逆变器供电的任一瞬间, 总有一相其上下桥臂均处于断开状态, 即电机该相绕组是悬空的, 故该相绕组的相电压等于其感生电势。在忽略电枢反应对气隙磁场造成影响的前提下, 可近似认为这一感生电势就等于该相绕组所产生的反电势。检测这一反电势的过零点时刻, 并作适当延迟, 即可得到功率器件的正确触发时刻, 而反电势过零点又可通过相电压或端电压检测得到。

4. 电机速度的控制

    无感驱动速度闭环模式，只需一个无传感器的无刷直流电机，利用采样电机的反电势，并检测反电势的过零点来判断电机转子的位置，根据电机转子的位置来实现换向，是电机能平稳连续转动，同时通过计算过零点之间的时间差来换算出电机的转速，作为速度反馈值输入到PID速度调节环，使电机转速稳定在要求的目标转速值。

    无感驱动速度开环模式，只需一个无传感器的无刷直流电机，利用采样电机的反电势，并检测反电势的过零点来判断电机转子的位置，根据电机转子的位置来实现换向，是电机能平稳连续转动，并通过改变驱动电机的PWM占空比来改变加在电机两端的电压来改变电机的转速。四轴选择使用此种模式来控制电机的转速。

maylove

azhiking 发表于 2014-3-28 15:27
先从电调入手，希望这个能够尽快完成：
电调的目的就是驱动无刷电机。这里整理了一些直流电机的相关概念性 ...

你可以重新开贴，跟大家分享一下你的设计思路，过程等，或者遇到的问题。等你整个设计完成的时候，再将这些帖子规整到一起！

azhiking

maylove 发表于 2014-3-28 16:37
你可以重新开贴，跟大家分享一下你的设计思路，过程等，或者遇到的问题。等你整个设计完成的时候，再将这 ...

ok，下次发帖开新帖吧。

Sur

道尽了一群人的辛酸

风林火山22

不错，不过听说新版BB-BLACK的变成4G的AM3358的了，不知道有什么变化，正准备去淘一个

Segmentation

不知道成品做出来没？

傲视苍穹的鹰

还想问楼主，现在做到什么程度了？

heiheihaha1992

您好！请问您遥控部分是用什么做的呢？还有就是怎么做的呢