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《多旋翼飛行器原理》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)和原理1.結(jié)構(gòu)形式旋翼對稱分布在機(jī)體的前后、左右四個(gè)方向,四個(gè)旋翼處于同一高度平面,且四個(gè)旋翼的結(jié)構(gòu)和半徑都相同,四個(gè)電機(jī)對稱的安裝在飛行器的支架端,支架中間空間安放飛行控制計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備。結(jié)構(gòu)形式如圖1.1所示。2.工作原理四旋翼飛行器通過調(diào)節(jié)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)升力的變化,從而控制飛行器的姿態(tài)和位置。四旋翼飛行器是一種六自由度的垂直升降機(jī),但只有四個(gè)輸入力,同時(shí)卻有六個(gè)狀態(tài)輸出,所以它又是一種欠驅(qū)動系統(tǒng)。四旋翼飛行器的電機(jī)1和電機(jī)3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的同時(shí),電機(jī)2和電機(jī)4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
2、,因此當(dāng)飛行器平衡飛行時(shí),陀螺效應(yīng)和空氣動力扭矩效應(yīng)均被抵消。在上圖中,電機(jī)1和電機(jī)3作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),電機(jī)2和電機(jī)4作順時(shí)針旋轉(zhuǎn),規(guī)定沿x軸正方向運(yùn)動稱為向前運(yùn)動,箭頭在旋翼的運(yùn)動平面上方表示此電機(jī)轉(zhuǎn)速提高,在下方表示此電機(jī)轉(zhuǎn)速下降。(1)垂直運(yùn)動:同時(shí)增加四個(gè)電機(jī)的輸出功率,旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大,當(dāng)總拉力足以克服整機(jī)的重量時(shí),四旋翼飛行器便離地垂直上升;反之,同時(shí)減小四個(gè)電機(jī)的輸出功率,四旋翼飛行器則垂直下降,直至平衡落地,實(shí)現(xiàn)了沿z軸的垂直運(yùn)動。當(dāng)外界擾動量為零時(shí),在旋翼產(chǎn)生的升力等于飛行器的自重
3、時(shí),飛行器便保持懸停狀態(tài)。(2)俯仰運(yùn)動:在圖(b)中,電機(jī)1的轉(zhuǎn)速上升,電機(jī)3的轉(zhuǎn)速下降(改變量大小應(yīng)相等),電機(jī)2、電機(jī)4的轉(zhuǎn)速保持不變。由于旋翼1的升力上升,旋翼3的升力下降,產(chǎn)生的不平衡力矩使機(jī)身繞y軸旋轉(zhuǎn),同理,當(dāng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速下降,電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升,機(jī)身便繞y軸向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)飛行器的俯仰運(yùn)動。(3)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動:與圖b的原理相同,在圖c中,改變電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速,保持電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速不變,則可使機(jī)身繞x軸旋轉(zhuǎn)(正向和反向),實(shí)現(xiàn)飛行器的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動。(4)偏航運(yùn)動:旋翼轉(zhuǎn)動過程中由于空氣阻力
4、作用會形成與轉(zhuǎn)動方向相反的反扭矩,為了克服反扭矩影響,可使四個(gè)旋翼中的兩個(gè)正轉(zhuǎn),兩個(gè)反轉(zhuǎn),且對角線上的各個(gè)旋翼轉(zhuǎn)動方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉(zhuǎn)速有關(guān),當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí),四個(gè)旋翼產(chǎn)生的反扭矩相互平衡,四旋翼飛行器不發(fā)生轉(zhuǎn)動;當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不完全相同時(shí),不平衡的反扭矩會引起四旋翼飛行器轉(zhuǎn)動。在圖d中,當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升,電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速下降時(shí),旋翼1和旋翼3對機(jī)身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4對機(jī)身的反扭矩,機(jī)身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)飛行器的偏航運(yùn)動,轉(zhuǎn)向與電機(jī)1、電機(jī)3的轉(zhuǎn)向相反
5、。(5)前后運(yùn)動:要想實(shí)現(xiàn)飛行器在水平面內(nèi)前后、左右的運(yùn)動,必須在水平面內(nèi)對飛行器施加一定的力。在圖e中,增加電機(jī)3轉(zhuǎn)速,使拉力增大,相應(yīng)減小電機(jī)1轉(zhuǎn)速,使拉力減小,同時(shí)保持其它兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變,反扭矩仍然要保持平衡。按圖b的理論,飛行器首先發(fā)生一定程度的傾斜,從而使旋翼拉力產(chǎn)生水平分量,因此可以實(shí)現(xiàn)飛行器的前飛運(yùn)動。向后飛行與向前飛行正好相反。(在圖b圖c中,飛行器在產(chǎn)生俯仰、翻滾運(yùn)動的同時(shí)也會產(chǎn)生沿x、y軸的水平運(yùn)動。)(6)傾向運(yùn)動:在圖f中,由于結(jié)構(gòu)對稱,所以傾向飛行的工作原理與前后運(yùn)動完全一樣。首
6、先聲明本人也是菜鳥,此教程就是從一個(gè)菜鳥的角度來講解,現(xiàn)在論壇上的帖子都突然冒很多名詞出來,又不成體系,我自己開始學(xué)的時(shí)候往往一頭霧水,相信很多新手也一樣。所以在這個(gè)帖子里面,我都會把自己遇到的疑惑逐一講解。【概述】1、diy四軸需要準(zhǔn)備什么零件無刷電機(jī)(4個(gè))電子調(diào)速器(簡稱電調(diào),4個(gè),常見有好盈、中特威、新西達(dá)等品牌)螺旋槳(4個(gè),需要2個(gè)正漿,2個(gè)反漿)飛行控制板(常見有KK、FF、玉兔等品牌)電池(11.1v航模動力電池)遙控器(最低四通道遙控器)機(jī)架(非必選)充電器(盡量選擇平衡充電器)2、四軸零
7、件之間的接線與簡單說明4個(gè)電調(diào)的正負(fù)極需要并聯(lián)(紅色連一起,黑色連1一起),并接到電池的正負(fù)極上;電調(diào)3根黑色的電機(jī)控制線,連接電機(jī);電調(diào)有個(gè)BEC輸出,用于輸出5v的電壓,給飛行控制板供電,和接收飛行控制板的控制信號;遙控接收器連接在飛行控制器上,輸出遙控信號,并同時(shí)從飛行控制板上得到5v供電;【基本原理與名詞解釋】1、遙控器篇什么是通道?通道就是可以遙控器控制的動作路數(shù),比如遙控器只能控制四軸上下飛,那么就是1個(gè)通道。但四軸在控制過程中需要控制的動作路數(shù)有:上下、左右、前后、旋轉(zhuǎn)所以最低得4通道遙控器。
8、如果想以后玩航拍這些就需要更多通道的遙控器了。什么是日本手、美國手?遙控器上油門的位置在右邊是日本手、在左邊是美國手,所謂遙控器油門,在四軸飛行器當(dāng)中控制供電電流大小,電流大,電動機(jī)轉(zhuǎn)得快,飛得高、力量大。反之同理。判斷遙控器的油門很簡單,遙控器2個(gè)搖桿當(dāng)中,上下板動后不自動回到中間的那個(gè)就是油門搖桿。2、飛行控制板篇一般簡稱飛控就是這個(gè)東西了。飛控的用途?如果沒有飛控板,四軸飛行器就會因?yàn)榘惭b、外界干擾、零件之