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1、四旋翼飛行器結構和原理1.結構形式旋翼對稱分布在機體的前后、左右四個方向,四個旋翼處于同一高度平面,且四個旋翼的結構和半徑都相同,四個電機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算機和外部設備。結構形式如圖1.1所示。2.工作原理四旋翼飛行器通過調節(jié)四個電機轉速來改變旋翼轉速,實現升力的變化,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,但只有四個輸入力,同時卻有六個狀態(tài)輸出,所以它又是一種欠驅動系統。四旋翼飛行器的電機1和電機3逆時針旋轉的同時,電機2和電機4順時針旋轉,因
2、此當飛行器平衡飛行時,陀螺效應和空氣動力扭矩效應均被抵消。在上圖中,電機1和電機3作逆時針旋轉,電機2和電機4作順時針旋轉,規(guī)定沿x軸正方向運動稱為向前運動,箭頭在旋翼的運動平面上方表示此電機轉速提高,在下方表示此電機轉速下降。(1)垂直運動:同時增加四個電機的輸出功率,旋翼轉速增加使得總的拉力增大,當總拉力足以克服整機的重量時,四旋翼飛行器便離地垂直上升;反之,同時減小四個電機的輸出功率,四旋翼飛行器則垂直下降,直至平衡落地,實現了沿z軸的垂直運動。當外界擾動量為零時,在旋翼產生的升力等于飛行器的自重時,飛行
3、器便保持懸停狀態(tài)。(2)俯仰運動:在圖(b)中,電機1的轉速上升,電機3的轉速下降(改變量大小應相等),電機2、電機4的轉速保持不變。由于旋翼1的升力上升,旋翼3的升力下降,產生的不平衡力矩使機身繞y軸旋轉,同理,當電機1的轉速下降,電機3的轉速上升,機身便繞y軸向另一個方向旋轉,實現飛行器的俯仰運動。(3)滾轉運動:與圖b的原理相同,在圖c中,改變電機2和電機4的轉速,保持電機1和電機3的轉速不變,則可使機身繞x軸旋轉(正向和反向),實現飛行器的滾轉運動。(4)偏航運動:旋翼轉動過程中由于空氣阻力作用會形成與
4、轉動方向相反的反扭矩,為了克服反扭矩影響,可使四個旋翼中的兩個正轉,兩個反轉,且對角線上的各個旋翼轉動方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉速有關,當四個電機轉速相同時,四個旋翼產生的反扭矩相互平衡,四旋翼飛行器不發(fā)生轉動;當四個電機轉速不完全相同時,不平衡的反扭矩會引起四旋翼飛行器轉動。在圖d中,當電機1和電機3的轉速上升,電機2和電機4的轉速下降時,旋翼1和旋翼3對機身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4對機身的反扭矩,機身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉動,實現飛行器的偏航運動,轉向與電機1、電機3的轉向相反。(5)前后運動
5、:要想實現飛行器在水平面內前后、左右的運動,必須在水平面內對飛行器施加一定的力。在圖e中,增加電機3轉速,使拉力增大,相應減小電機1轉速,使拉力減小,同時保持其它兩個電機轉速不變,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,從而使旋翼拉力產生水平分量,因此可以實現飛行器的前飛運動。向后飛行與向前飛行正好相反。(在圖b圖c中,飛行器在產生俯仰、翻滾運動的同時也會產生沿x、y軸的水平運動。)(6)傾向運動:在圖f中,由于結構對稱,所以傾向飛行的工作原理與前后運動完全一樣。首先聲明本人也是菜鳥,
6、此教程就是從一個菜鳥的角度來講解,現在論壇上的帖子都突然冒很多名詞出來,又不成體系,我自己開始學的時候往往一頭霧水,相信很多新手也一樣。所以在這個帖子里面,我都會把自己遇到的疑惑逐一講解?!靖攀觥?、diy四軸需要準備什么零件無刷電機(4個)電子調速器(簡稱電調,4個,常見有好盈、中特威、新西達等品牌)螺旋槳(4個,需要2個正漿,2個反漿)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)機架(非必選)充電器(盡量選擇平衡充電器)2、四軸零件之間的接線與簡單說明4
7、個電調的正負極需要并聯(紅色連一起,黑色連1一起),并接到電池的正負極上;電調3根黑色的電機控制線,連接電機;電調有個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,比如遙控器只能控制四軸上下飛,那么就是1個通道。但四軸在控制過程中需要控制的動作路數有:上下、左右、前后、旋轉所以最低得4通道遙控器。如果想以后玩航拍這些就需要更
8、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,在四軸飛行器當中控制供電電流大小,電流大,電動機轉得快,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個搖桿當中,上下板動后不自動回到中間的那個就是油門搖桿。2、飛行控制板篇一般簡稱飛控就是這個東西了。飛控的用途?如果沒有飛控板,四軸飛行器就會因為安裝、外界干擾、零件之