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簡介 簡介 簡介 簡介 簡介 多旋翼與直升機(jī)的相同與不同之處 1）均靠旋翼產(chǎn)生升力 2）直升機(jī)靠自動傾斜器控制槳葉周期變距調(diào)整姿態(tài)，旋翼轉(zhuǎn)速恒定。 多旋翼靠不同方位的旋翼轉(zhuǎn)速變化調(diào)整不同方位的升力改變姿態(tài)。 3）多旋翼靠成對電機(jī)反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)平衡扭矩。 4）無人直升機(jī)的控制對象主要是舵機(jī)，多旋翼控制對象主要是電機(jī)、電調(diào)。 四旋翼飛行器 四旋翼飛行器的概念： 四旋翼飛行器就是一種具有四個螺旋槳的飛行器并且四個螺旋槳呈十字形交叉結(jié)構(gòu)，相對的四旋翼具有相同的旋轉(zhuǎn)方向，分兩組，兩組的旋轉(zhuǎn)方向不同。飛行器也通過控制這兩組螺旋槳的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向產(chǎn)生不同的升力實(shí)現(xiàn)上下前后左右的六個方向飛行的航模模型。 四旋翼飛行器的組成： 電機(jī) 電調(diào) 螺旋槳 飛控板 鋰電池 遙控器（六通控制） 一個四軸機(jī)架 基本線路連接 四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)形式： 四旋翼飛行器采用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分布在機(jī)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(jié)構(gòu)和半徑都相同，旋翼 1和旋翼 3逆時針旋轉(zhuǎn)，旋翼 2和旋翼 4順時針旋轉(zhuǎn)，四個電機(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。四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)形式如圖所示： 四旋翼飛行器的飛行原理： 四旋翼飛行器是通過調(diào)節(jié)四個電機(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)和位置由于飛行器是通過改變旋翼轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)升力變化，這樣會導(dǎo)致其動力部穩(wěn)定，所以需要一種能夠長期保穩(wěn)定的控制方法。四旋翼飛行器是一種六自由度的垂直升降機(jī)，因此非常適合靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)條件下飛行。但是四旋翼飛行器只有四個輸入力，同時卻有六個狀態(tài)輸出，所以它又是一種欠驅(qū)動系統(tǒng)。 與傳統(tǒng)的直升機(jī)相比，四旋翼飛行器有下列優(yōu)勢：各個旋翼對機(jī)身所施加的反扭矩與旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，因此當(dāng)電機(jī) 1和電機(jī) 3逆時針旋轉(zhuǎn)的同時，電機(jī) 2和電機(jī) 4順時針旋轉(zhuǎn)，可以平衡旋翼對機(jī)身的反扭矩。 四旋翼飛行器在空間共有 6個自由度（分別沿 3個坐標(biāo)軸作平移和旋轉(zhuǎn)動作），這 6 個自由度的控制都可以通過調(diào)節(jié)不同電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)�；�本運(yùn)動狀態(tài)分別是： 垂直運(yùn)動 俯仰運(yùn)動 滾轉(zhuǎn)運(yùn)動 偏航運(yùn)動 前后運(yùn)動和側(cè)向運(yùn)動 垂直運(yùn)動： 在圖（a）中，因有兩對電機(jī)轉(zhuǎn)向相反，可以平衡其對機(jī)身的反扭矩，當(dāng)同時增加四個電機(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，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時減小四個電機(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，在旋翼產(chǎn)生的升力等 于飛行器的自重時，飛行 器便保持懸停狀態(tài)。保證 四個旋翼轉(zhuǎn)速同步增加或 減小是垂直運(yùn)動的關(guān)鍵。 俯仰運(yùn)動： 在圖（b）中，電機(jī) 1的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī) 3 轉(zhuǎn)速下降，電機(jī) 2、電機(jī) 4 的轉(zhuǎn)速保持不變。為了不因?yàn)樾�翼轉(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼 3轉(zhuǎn)速改變量的大小應(yīng)相等。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)（方向如圖所示）， 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軸向另一個方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn) 飛行器的俯仰運(yùn)動。也就是說 通過這實(shí)現(xiàn)了四軸飛行器的翻 轉(zhuǎn)。 滾轉(zhuǎn)運(yùn)動： 滾轉(zhuǎn)運(yùn)動與俯仰運(yùn)動一樣，同樣是為了實(shí)現(xiàn)四軸飛行器的翻轉(zhuǎn)。只不過俯仰運(yùn)動改變的是電機(jī)1 、3的轉(zhuǎn)速，保持電機(jī)2、4的轉(zhuǎn)速不變，使得四軸飛行器繞y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。而滾轉(zhuǎn)運(yùn)動則是改變電機(jī)2、4的轉(zhuǎn)速，保持電機(jī)1、3轉(zhuǎn)速不變，使四軸飛行器繞x軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。原理如圖（c）示： 偏航運(yùn)動： 四旋翼飛行器偏航運(yùn)動可以借助旋翼產(chǎn)生的反扭矩來實(shí)現(xiàn)。旋翼轉(zhuǎn)動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉(zhuǎn)動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個旋翼中的兩個正轉(zhuǎn)，兩個反轉(zhuǎn)，且對角線上的旋翼轉(zhuǎn)動方向相同。 反扭矩的大小與旋翼轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)四個電機(jī)轉(zhuǎn)速同時，四個旋翼產(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)四個電機(jī)轉(zhuǎn)速不完全相同時，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，旋翼 1和旋翼3對機(jī)身 的反扭矩大于旋翼2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。原理如圖 （d）示： 前后運(yùn)動與側(cè)向運(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，必須在水平電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，反扭矩仍然要保持平衡。按圖 b的面內(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，同時保持其它兩個，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； 同理，根據(jù)四軸飛行器前后運(yùn)動的工作原理，將飛行器x、y軸上的電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行互換便可以實(shí)現(xiàn)飛行器側(cè)向運(yùn)動，原理圖如圖（f）所示。 電機(jī)： 電機(jī)也就是馬達(dá)，可以說電機(jī)是四旋翼飛行器的基礎(chǔ)配件之一。電機(jī)分為有刷和無刷兩種，在四軸飛行器中無刷是主流， 不管什么牌子的電機(jī)，具體都要對應(yīng)4位這類數(shù)字如2212電機(jī)什么的，其中前面2位是電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑，后面2位是電機(jī)轉(zhuǎn)子的高度。簡單來說，前面2位越大，電機(jī)越肥，后面2位越大，電機(jī)越高。 另外，每個無刷電機(jī)都會標(biāo)準(zhǔn)多少 kv值，這個kv是外加1v電壓對應(yīng)的每分 鐘空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，例如：1000kv電機(jī)，外加 1v電壓，電機(jī)空轉(zhuǎn)時每分鐘轉(zhuǎn)100加2v電 壓，電機(jī)空轉(zhuǎn)就2000轉(zhuǎn)了。 電調(diào)： 電調(diào)都會標(biāo)上多少A，如20a電調(diào)就是電子調(diào)速器。電調(diào)的作用就是將飛控板的控制信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯拇笮�，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因?yàn)殡姍C(jī)的電流是很大的，通常每個電機(jī)同時正常工作時，如果沒有電調(diào)的存在，飛控板根本無法承受這樣大的電流（另外也沒驅(qū)動無刷電機(jī)的功能）。同時電調(diào)在四軸當(dāng)中還充當(dāng)了電壓變化器的作用，將電壓變?yōu)?v為飛控板和遙控器供電，40a這個數(shù)字就是電調(diào)能夠提供的電流。大電流的電調(diào)可以兼容用在小電 流的地方。小電流電調(diào)不能超標(biāo)使用。 螺旋槳： 螺旋槳一般有兩葉和三葉兩種類型 同電機(jī)類似，槳的型號也有10X8這些數(shù)字，前面代表槳的直徑，后面2位是槳的角度(槳距)。 另外，四軸飛行為了抵消螺旋槳的自旋，相隔的 槳旋轉(zhuǎn)方向是不一樣的，所以需要正反槳。正反槳的風(fēng)都向下吹。適合順時針旋轉(zhuǎn)的叫正漿、適合逆時針旋轉(zhuǎn)的是反漿。正反槳需要精確配平。 飛控板： 飛控板就是飛行器的大腦，如果沒有飛控板，四軸飛行器就會因?yàn)榘惭b、外界干擾、零件之間的不一致型等原因形成飛行力量不平衡，后果就是左右、上下的胡亂翻滾，根本無法飛行，飛控板的作用就是通過飛控板上的陀螺儀，對四軸飛行狀態(tài)進(jìn)行快速調(diào)整，如發(fā)現(xiàn)右邊力量大，向左傾斜，那么就減弱右邊電流輸出，電機(jī)變慢，升力變小，自然就不再向左傾斜。 遙控器： 通道數(shù)：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。 美國手/日本手：大多數(shù)遙控器都會有美國手（左手控制油門） 和日本手（右手控制油門）之分。 電池： 考慮到四旋翼飛行器質(zhì)輕高飛的特點(diǎn)，所以在選用電池時往往選擇鋰電池，因?yàn)橥瑯与姵厝萘夸囯娮钶p，起飛效率最高。 另外，電池的多少mah表示電池容量，如1000mah電池，如果以1000ma放電，可持續(xù)放電1小時。如果以500mh放電，可以持續(xù)放電2小時；電池后面的2s，3s，4s代表鋰電池的節(jié)數(shù)（鋰電池1節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓為3.7v）；電池后面多少c代表電池放電能力，這是普通鋰電池和動力鋰電池最重要區(qū)別，動力鋰電池需要很大電流放電，這個放電能力就是C來表示的。如1000mah電池 標(biāo)準(zhǔn)為5c，那么用5x1000mah，得出電池可以以5000mh的電流強(qiáng)度放電。這很重要，如果用低c的電池，大電流放電，電池會迅速損壞，甚至自燃。 四軸機(jī)架： 四軸飛行器的機(jī)架，必須要符合飛行器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，能夠保持對稱穩(wěn)定性。 另外需要注意的是四根軸架的尺寸長度，保證4個螺旋槳不打架就可以了，但要考慮到螺旋槳之間因?yàn)樾�轉(zhuǎn)產(chǎn)生的亂流互相影響，建議還是不要太近，否則影響效率。 這也是為什么四軸用2葉螺旋槳比用3葉螺旋槳多的原因之一（3葉的還有個缺點(diǎn)，平衡不好做）。P2f紅軟基地

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