四旋翼飞行器结构和原理.doc

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1、四旋翼飞行器结构和原理1.结构形式    旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构形式如图1.1所示。 .工作原理    四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，但只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。     四旋翼飞行器的电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，

2、因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。   在上图中，电机1和电机3作逆时针旋转，电机2和电机4作顺时针旋转，规定沿x轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。 （1）垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状

3、态。（2）俯仰运动：在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降（改变量大小应相等），电机2、电机4的转速保持不变。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转，同理，当电机1的转速下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。 （3）滚转运动：与图b的原理相同，在图c中，改变电机2和电机4的转速，保持电机1和电机3的转速不变，则可使机身绕x轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。 （4）偏航运动：旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭

4、矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图d中，当电机1和电机3的转速上升，电机2和电机4的转速下降时，旋翼1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与电机1、电机3的转向相反。 （5）前后运动：要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面

5、内对飞行器施加一定的力。在图e中，增加电机3转速，使拉力增大，相应减小电机1转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图b的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。（在图b图c中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿x、y轴的水平运动。） （6）倾向运动：在图f中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。 四轴飞行diy全套入门教程（从最基础的开始） 首先声明本人也是菜鸟，此教程就是从一个菜鸟的角度来讲

6、解，现在论坛上的帖子都突然冒很多名词出来，又不成体系，我自己开始学的时候往往一头雾水，相信很多新手也一样。所以在这个帖子里面，我都会把自己遇到的疑惑逐一讲解。【概述】1、diy四轴需要准备什么零件无刷电机（4个）电子调速器（简称电调，4个，常见有好盈、中特威、新西达等品牌）螺旋桨（4个，需要2个正浆，2个反浆）飞行控制板（常见有KK、FF、玉兔等品牌）电池（11.1v航模动力电池）遥控器（最低四通道遥控器）机架（非必选）充电器(尽量选择平衡充电器)2、四轴零件之间的接线与简单说明4个电调的正负极需要并联（红色连一起，黑色连1一起），并

7、接到电池的正负极上；电调3根黑色的电机控制线，连接电机；电调有个BEC输出，用于输出5v的电压，给飞行控制板供电，和接收飞行控制板的控制信号；遥控接收器连接在飞行控制器上，输出遥控信号，并同时从飞行控制板上得到5v供电；【基本原理与名词解释】1、遥控器篇什么是通道？通道就是可以遥控器控制的动作路数，比如遥控器只能控制四轴上下飞，那么就是1个通道。但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有：上下、左右、前后、旋转所以最低得4通道遥控器。如果想以后玩航拍这些就需要更多通道的遥控器了。  什么是日本手、美国手？遥控器上油门的位置在右边是日本手、

8、在左边是美国手，所谓遥控器油门，在四轴飞行器当中控制供电电流大小，电流大，电动机转得快，飞得高、力量大。反之同理。判断遥控器的油门很简单，遥控器2个摇杆当中，上下板动后不自动回到中间的那个就是油门摇杆。2、飞行控制板篇一