16、加速度计的使用与三轴加速度测量

加速度计的使用与三轴加速度测量

1. 加速度计简介

加速度计能够测量固有加速度或重力的大小和方向。在平板电脑和智能手机中,加速度计可根据设备的握持方向自动切换横竖屏模式。此外,内置的加速度计还允许我们通过在不同方向上对设备进行不同强度的小幅度移动来控制应用程序。

加速度计还能通过测量重力加速度来检测物体相对于地球表面的方向,并且在检测物体何时开始或停止移动、检测振动以及物体是否下落等方面非常有用。

加速度计通常以重力(g)为单位来测量固有加速度,需要注意的是,这里测量的是加速度而非力,避免因单位名称中的“力”字产生混淆。有些加速度计也使用米每二次方秒(m/s²)作为测量单位。

如今,大多数加速度计都能够测量三个轴的加速度,被称为三轴加速度计。如果要测量小加速度或振动,使用小量程的三轴加速度计会更方便,因为它们具有必要的灵敏度。

2. 模拟加速度计连接到模拟输入引脚

为了理解加速度计的工作原理,我们可以通过一个简单的例子来进行实践。这里我们使用一个模拟三轴加速度计,其全量程为 -3g 到 +3g。这种加速度计需要三个模拟输入引脚,分别对应三个测量轴。加速度计会根据每个轴测量到的加速度提供相应的电压水平。

我们将使用标记为 A0、A1 和 A2 的三个模拟引脚来连接模拟加速度计扩展板的正电压输出。完成必要的接线后,我们将编写 Python 代码来测量并显示三个轴(x、y 和 z)的加速度。

2.1 所需硬件
  • SparkFun 三轴加速度计扩展板 ADXL335 :详细信息可参考
【四旋翼无人机】具备螺旋桨倾斜机构的全驱动四旋翼无人机:建模控制研究(Matlab代码、Simulink仿真实现)内容概要:本文围绕具备螺旋桨倾斜机构的全驱动四旋翼无人机展开研究,重点探讨其系统建模控制策略,结合Matlab代码Simulink仿真实现。文章详细分析了无人机的动力学模型,特别是引入螺旋桨倾斜机构后带来的全驱动特性,使其在姿态位置控制上具备更强的机动性自由度。研究涵盖了非线性系统建模、控制器设计(如PID、MPC、非线性控制等)、仿真验证及动态响应分析,旨在提升无人机在复杂环境下的稳定性和控制精度。同时,文中提供的Matlab/Simulink资源便于读者复现实验并进一步优化控制算法。; 适合人群:具备一定控制理论基础和Matlab/Simulink仿真经验的研究生、科研人员及无人机控制系统开发工程师,尤其适合从事飞行器建模先进控制算法研究的专业人员。; 使用场景及目标:①用于全驱动四旋翼无人机的动力学建模仿真平台搭建;②研究先进控制算法(如模型预控制、非线性控制)在无人机系统中的应用;③支持科研论文复现、课程设计或毕业课题开发,推动无人机高机动控制技术的研究进展。; 阅读建议:建议读者结合文档提供的Matlab代码Simulink模型,逐步实现建模控制算法,重点关注坐标系定义、力矩分配逻辑及控制闭环的设计细节,同时可通过修改参数和添加扰动来验证系统的鲁棒性适应性。
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