Repülésirányító Rendszer Fejlesztése Quadcopterekhez

Abstract

Ebben a dokumentumban egy quadcopter (drón) vagy más szavakkal, egy négyrotoros pilóta nélküli légi jármű (UAV) repülés irányító rendszerének a fejlesztését mutatom be. A vezérlő és szabályozó rendszer központi elemét egy ESP32 mikrovezérlő alkotja, mely feladata a projectben használt szenzorok adatainak szűrése, mérése, feldolgozása diszkrét idejű PID szabályozó rendszer segítségével és az aktuátorok vezérlése, mely ezesetben négy darab kefenélküli egyenáramú motor (BLDC) fordulatszám szabályozását jelenti. A szabályozó rendszer referencia jelét egy négy csatornás rádió adóvevőn (RC) keresztül lehet beállítani, mely segítségével függőleges irányú sebességet, vízszintes tengelyek menti szögelfordulást és függőleges tengely menti szögsebesség értéket lehet megadni a rendszer számára. Az imént említett adatok aktuális értékeit különféle, a drón fedélzetén megtalálható szenzorok biztosítják. Az értékekből digitális szűrők és szenzor fúzió alkalmazásával az irányító rendszer a legoptimálisabb aktuális értékeket számítja ki, melyek a szabályzó rendszer visszacsatolását biztosítják, ezzel stabilizálva a levegőben az egyébként instabil rendszert. A feladat átláthatósága érdekben, a drón működését matematikai modellalkotás és MATLAB/Simulink szimulációs környezet segítségével szemléltetem és értékelem ki. A modell segítségével a szabályozó rendszer hangolása is megvalósítható.