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ドローンのシステム基礎を学ぶ(6) [ロボットを作ってみる!]

ドローンの実際の制御システム系について、これから学習していきたいと思います。ドローンが推力(THRUST)を得るにはモーターを動かさなければなりません。モーターを制御するのはマイクロプロセッサーの仕事です。


motor_control.png


マイクロプロセッサーは、モータードライバーにPWM(パルス幅変調信号)を送ります。モータードライバはモーターに対して電力を供給し、モーターはトルクを発生させ、プロペラを回し推力(THRUST)を得ます。

一般的に PWM とトルク(ω)は比例関係にあり、トルク(ω)の二乗と推力(TRUST)が比例関係にあるといわれます。最終的にはPWMと推力(TRUST)の関係が重要になってきます。

実際の測定例がありました。PWMと推力(THRUST)の関係は二次関数で近似されています。


pwm_to_thrust.png
https://www.bitcraze.io/2015/02/measuring-propeller-rpm-part-3/


ドローンの場合は、4つのモーターを一つのマイクロプロセッサーで制御します。マイクロプロセッサーはそれぞれのモーターに対し同じPWMを与えれば、同じ推力が得られるのが理想的です。


drone_control.png


しかし、現実にはプロペラの形状のばらつき、モーターの特性のばらつきにより同じ推力を得ることはできません。しかも、温度や湿度、経年によってそのばらつきは変化していきます。

すなわち、ドローンのシステム基礎を学ぶ(4)で導き出した魔法陣は現実的にはそのままでは使えないということになります。

さて困りましたー。次回はいよいよ制御工学の領域に足を踏み入れていきます!
(^_^)/~






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