多旋翼无人机标准化机体设计方法研究.pdf

《多旋翼无人机标准化机体设计方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5期机械设计与制造2014年5月MachineryDesign&Manufacture147多旋翼无人机标准化机体设计方法研究王伟，马浩，徐金琦，孙长银z(1．南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京210044；2东南大学自动化学院，江苏南京210096)摘要：多旋翼无人机具有结构简单、可维护性强、无人员伤亡的优点，可广泛应用于航拍摄影、环境检测等领域，具有巨大的产业化前景。但多数科研机构大都注重飞行控制理论方面的研究，缺乏对机体设计的探讨。而这正是实现多旋翼无人机产业化的基础。从一个具体的设计实例出

2、发，提出小型多旋翼无人机的标准化机体设计方法。然后通过对飞行控制系统的设计，实现多旋翼无人机的稳定飞行。飞行实验结果表明，设计的多旋翼无人机具有良好的稳定性能，从而验证机体设计和飞行控制方法的可行性。关键词：多旋翼；无人机；机体设计；飞行控制系统设计中图分类号：TH16；V221文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)05—0147—04ResearchonStandardizedDesignMethodofAirframeforMulti-RotorUAVWANGWei，MAHao，XUJ

3、in-qi。，SUNChang-yin(1．SchoolofInformationandContml，NamingUniversityofInformationScience＆Technology，JiangsuNanjing210044，China；2．SchoolofAutomation，SoutheastUniversity，JiangsuNanjing210096，China)Abstract：Themulti—rotorUAV(unmannedairvehicle)hasawideapplica

4、tioninaerialphotographyandmeteorologicalobservationbecauseofitsadvantagesofsimplestructure，goodmaintenanceandnocasualties．Thereforeittakesonanexpansiveindustrialprospect．However，mostresearchgroupsmainlyfocusoncontroltheory，whilefortheaiCramedesign，whichis

5、thefundamentaloftheindustrialization，ispaidlittleattention．Thestandard&edaicframedesignmethodofmulti—rotorUAV／sproposedfromaspecifwdesignsample．Thenthedesignoftheflightcontrolsystemisdiscusse&Theexperimentalresultsindicatethattheaigqameandcontrollerdesign

6、methodofmulti-rotorUAVisfeasible．KeyWords：Rotor；UnmannedAerialVehicle(UAV)；TheBodyDesign；TheFlightControlSystemDesign1引言2机体设计总体要求近年来，旋翼型无人机的研究逐渐成为无人机领域研究的以设计—架用于气象勘测的多旋翼无人机为例，总结多旋翼热点。与固定翼无人机相比，旋翼无人机具有机动『生强、定点悬浮无人机的标准化机体没汁方法。气象勘测用无人机要求可以搭载气象传感器，且飞行稳定，并具有一定

7、的抗风能力，具体的机体结构设和垂直起降等优点，可广泛应用于农药喷洒、空中摄影、环境检计要求如下：(I)机体直径8m；(2)旋翼直径3m；(3)有效载重测、军事侦查等领域，具有巨大的产业化前景口-21。旋翼型无人机按lkg以上；(4)空载飞行20min以上，满载飞行8min以上；(5)无人旋翼的控制方式可分类为可变轴距机制和固定轴距机制无人机。机飞行可靠、稳定，悬停飞行时角速度变化(±3)rad／s以内，角度变化目前，具有代表性的可变轴距机制单旋翼直升机已经投入到农药(土0．3)rad以内，遥控器变化范围小

8、于量程10％。将综合考虑操作喷洒和空中摄影等实际应用领域，对于其控制方法也有了大量的环境和设计需求的制约，主要从机体尺寸、最大负载、飞行时间等角研究。但单旋翼直升机机械结构复杂，机体的制造、组装、维修和保度进行机体设计的讨论，其设计大致流程，如图1所示。养都需要熟练技术人员的支持。因此，越来越多的科研团队把目光。。一‘一一一一’’。‘一。一一一一。’。‘言录‘转移到了固定轴距机制的多旋翼无^机。四旋翼无^机作为多旋翼机的代表，