MEMS加速度傳感器應(yīng)用在無(wú)人機(jī)中能飛得更穩(wěn)
在無(wú)人機(jī)飛行器的姿態(tài)控制這一重要應(yīng)用上以MEMS加速度傳感器、MEMS陀螺儀為主的傳感類硬件的應(yīng)用可謂是大放光彩。
在無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)控制中通常在用MEMS傳感器測(cè)量角度的變化時(shí),一般都要選擇組合式的傳感器。也就是說(shuō),既不能單純地依賴加速度傳感器,也不能單純依賴陀螺儀。為什么呢?究其原因,這是由每種傳感器自身的局限性所決定的。
例如陀螺儀輸出的是角速度要通過(guò)積分才能獲得角度,但是即使在零輸入狀態(tài)時(shí)陀螺儀仍是有輸出的,它的輸出是白噪聲和慢變隨機(jī)函數(shù)的疊加,受此影響,在積分的過(guò)程中,必然會(huì)引進(jìn)累計(jì)誤差,積分時(shí)間越長(zhǎng),誤差就越大。這時(shí)候便需要MEMS加速度傳感器的加入來(lái)對(duì)陀螺儀進(jìn)行校正。
由于MEMS加速度傳感器可以利用力的分解原理通過(guò)重力加速度在不同軸向上的分量來(lái)判斷傾角。同時(shí)它沒(méi)有積分誤差所以MEMS加速度傳感器在相對(duì)靜止的條件下可以有效校正陀螺儀的誤差,但在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下加速度傳感器輸出的可信度就要下降,因?yàn)樗鼫y(cè)量的是重力和外力的合力。

目前,無(wú)人機(jī)在應(yīng)用中的較常見(jiàn)算法,就是利用互補(bǔ)濾波,即結(jié)合加速度傳感器和陀螺儀的輸出來(lái)算出角度變化。另外無(wú)人機(jī)應(yīng)用的環(huán)境決定了它所使用的MEMS傳感器必須適用于各種惡劣條件,同時(shí)獲得高精度的輸出。
例如陀螺儀的理想輸出是只響應(yīng)角速度變化,但實(shí)際上受設(shè)計(jì)和工藝的限制陀螺儀對(duì)加速度也是敏感的,就是我們?cè)谕勇輧x數(shù)據(jù)手冊(cè)上常見(jiàn)的deg/sec/g的指標(biāo)。
而對(duì)于多軸飛行器的應(yīng)用來(lái)說(shuō),這個(gè)指標(biāo)尤為重要,因?yàn)轱w行器中的馬達(dá)一般會(huì)帶來(lái)較強(qiáng)烈的振動(dòng),一旦減震控制不好,就會(huì)在飛行過(guò)程中產(chǎn)生很大的加速度,那勢(shì)必會(huì)帶來(lái)陀螺儀輸出的變化,進(jìn)而引起角度變化,馬達(dá)就會(huì)誤動(dòng)作,最后帶給用戶的直觀感覺(jué)就是飛行器飛得不穩(wěn)。
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發(fā)布時(shí)間:2022年11月03日 18時(shí)28分05秒
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