多旋翼无人机理论资料.ppt

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1、多旋翼无人机理论培训第一章：概述第二章：飞行原理第三章：旋翼机飞控的安装调试第四章：旋翼无人机航拍应用第五章：Li电池的维护和保养第一章：概述1.1无人机的定义无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。可反覆使用多次

2、。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。第一章：概述1.2无人机的分类无人机可按飞行平台构型、用途、尺度、活动半径、任务高度等方法进行分类。按飞行平台构型分类：固定翼、旋翼机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机。按用途分类：军用和民用两大类按尺度分类（民航法规）：微型(空机质量小于等于7Kg的无人机）、轻型（空机质量大于7Kg，小于等于116kg）、小型（空机质量小于等于5700kg）、大型无人机（空机质量大于5700kg）。第一章：概述1.2无人机的分类按活动半径分类：超近程(活动半径在15km以内）、近程（活动半径在15-50km之间）、短程（活动

3、半径在50-200km之间）、中程（活动半径在200-800km之间）和远程（活动半径大于800km）按任务高度分类：超低空(任务高度在0-100m之间)、低空（100-1000m之间）、中空（1000-7000m之间）、高空（7000-18000m之间）、超高空（大于18000m）。多旋翼飞行器的飞行原理2.1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。（以十字型为例）2.2工作原理：四旋翼飞行器

4、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。多旋翼部件（以四轴为例）无刷电机（4个）电机型号：6210/380kv动力总成电子调速器（4个）螺旋桨（4个，两正两反）控制系统飞行控制器（飞控）遥控器动力储备电池充电器结构件：机架四轴旋翼飞行原理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，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

5、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态。四轴旋翼飞行原理（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

6、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。四轴旋翼飞行原理（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

7、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。四轴旋翼飞行原理（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

8、理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从