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四旋翼飞行器原理,无人机控制系统原理

时间:2023-05-06 09:55:42 阅读:54495 作者:524

根据四轴飞行器的对称结构,有两种飞行姿态。 一种是“”型飞行姿态,其中,根据四轴十字对称的结构,位于同一水平线的一对齿条梁为x轴,另一对梁为y轴;另一种是“x”型飞行姿态,对应的两个梁的对称轴为x轴,另一个对称轴为y轴。

(a ) (b ) )。

图2-3四旋翼飞行姿态

(1)“”型飞行姿态飞行原理

“”型飞行姿态如图2-3(a )所示。 “”型飞行姿态实现垂直运动,需要同时增减M1、M2、M3、M4四个电机的转速,如图2-4(a )所示。 如果要前后移动飞机实现俯仰运动,则减小M1的转速或增大M3的转速,使M2、M4的转速保持不变,四转子之后会产生向前上方的合力,四转子会向前飞。 增大M1的转速或减小M3的转速,使M2、M4的转速保持一定,则四轴飞行器向后合力,使四轴飞行器向后飞行,如图2-4(b )所示。 控制四转子左右飞行实现横摇运动,必须增加M2或减小M4转速,使M1、M3转速保持不变。 这样一来,就会产生右上的合力,四轴飞行器就会向右飞。 减小M2或增加M4转速,保持M1、M3转速不变,四轴飞行器向左上方合力,使四轴飞行器向左飞行,如图2-4(c )所示。 想让飞机左右旋转实现偏航运动时,增加M1、M3的转速或减少M2、M4的转速,四转子就会向右旋转,向右偏航。 相反,降低M1、M3的转速或提高M2、M4的转速时,四轴飞行器向左旋转,向左偏航,如图2-4(d )所示。

图2-4“”型飞行姿态飞行原理图

)2)“x”型飞行姿态飞行原理

“x”型飞行姿态如图2-3(b )所示。 “x”型飞行姿态的垂直运动与“”型飞行姿态相同,只要同时增减电机M1、M2、M3、M4的转速,就能够使飞机实现垂直运动,如图2-5(a )所示。 如果要使四轴飞行器前后飞行以实现俯仰运动,减小M1、M2的转速或增加M3、M4,四轴飞行器就会产生向前上方的力,四轴飞行器就会向前飞行。 相反,增加M1、M2的转速或减小M3、M4时,四轴飞行器会产生向后的力,四轴飞行器会向后飞行,如图2-5(b )所示。 要使四转子左右飞行以实现滚动运动,如果增加电动机M2、M3的转速或减小M1、M3的转速,四转子就会向右上方合力,使四转子向右飞行。 相反,如果降低M2、M3的转速或提高M1、M4的转速,则如图2-5(c )所示,四轴飞行器向左上方合力,使四轴飞行器向左飞行。 想左右旋转四轴飞行器实现偏航运动时,提高M1、M3的转速或降低M2、M4的转速,四轴飞行器就会向右旋转,向右偏航。 相反,降低M1、M3的转速或提高M2、M4的转速时,四轴飞行器向左旋转,向左偏航,如图2-5(d )所示。

(a )垂直运动;(b )回桨运动

(c )侧倾运动;(d )偏航运动

图2-5 “X”型飞行姿态飞行原理

四轴飞行器的飞行姿态是“x”型飞行姿态,该飞行姿态可以通过在控制时同时控制四个电机的转速来控制四轴飞行器的飞行姿态。 虽然与“”型飞行姿态相比控制比较复杂,但通过同时控制4个电机可以控制飞行姿态的联动性。

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