四旋翼飞行器课件

四旋翼飞机制作资料信息的整理，山东农业大学，四旋翼飞机，四旋翼飞机概念：四旋翼飞机是具有四个螺旋桨的飞机，四个螺旋桨交叉成十字形结构，相对的四旋翼具有相同的旋转方向，分为两组，两组旋转方向不同。 飞机也是通过控制这两组螺旋桨的转速和回转带来的升力的不同，实现上下前后左右6方向飞行的航空模型。 四旋翼飞机结构：电机电调螺旋桨控制板锂电池遥控器(六通控制)四个四轴框架基本线路连接，四旋翼飞机结构形式：四旋翼飞机以四个旋翼为飞行直接动力源，旋翼对称分布于机体前后、左右四个方向，四个旋翼位于同一高度平面而且四个旋转叶片的结构和半径相同，旋转叶片1和旋转叶片3逆时针旋转，旋转叶片2和旋转叶片4顺时针旋转，四个电机对称地安装在机体的支架的端部，在支架的中间空间设置飞行控制计算机和外部设备。 四旋翼飞行器的结构形式如图所示，四旋翼飞行器的飞行原理：四旋翼飞行器通过调节四个马达的转速来改变旋翼的转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿势和位置是通过改变旋翼的转速来实现升力的变化，动力部是稳定的四旋翼飞机是六自由度的垂直升降机，非常适合在静态和准静态条件下飞行。 虽然四旋翼飞机只有四个输入，但由于同时有六个状态输出，因此也是驱动不足系统。 与现有的直升飞机相比，四旋转叶片机的各旋转叶片对机体施加的反作用力与旋转叶片的旋转方向相反，因此，在马达1和马达3逆时针旋转的同时，马达2和马达4顺时针旋转，能够使旋转叶片对机体施加的反作用力平衡。 四旋翼机在空间中有6个自由度(分别沿3个坐标轴平移和旋转)，这6个自由度的控制都可以通过调节不同电机的旋转速度来实现。 基本运动状态为垂直运动、俯仰运动、偏航运动前后运动和横向运动，垂直运动：在图(a )中，2组电动机反转，因此能够平衡相对于机体的反转矩，同时增加4个电动机的输出，增加转子的转速，增大总张力， 当总张力足以克服机体重量时，四转子垂直上升，相反，同时降低四个马达的输出，四旋翼飞机垂直下降，平衡下降，实现沿z轴的垂直运动，当扰动量为零时，旋翼产生的升力等于飞机自重时同步增加或减小四个旋翼的转速是垂直运动的关键。 俯仰运动：在图(b )中，电动机1的转速上升，电动机3的转速下降，电动机2、电动机4的转速不变化。 旋转叶片1和旋转叶片3的旋转速度的变化量的大小必须相等，以免四旋翼飞机整体的扭矩和总张力因旋转叶片的旋转速度的变化而变化。 旋转叶片1的升力上升导致旋转叶片3的升力下降，产生的不平衡力矩使机体绕y轴旋转(方向如图所示)，同样，当马达1的转速下降时，马达3的转速上升时，机体绕y轴向相反方向旋转，实现机体的俯仰运动。 也就是说，由此实现了四轴飞机的翻转。 滚动运动：滚动运动和俯仰运动一样，是为了实现四轴飞机的翻转。 俯仰运动变化的是电机1、3的转速，电机2、4的转速不变化，四轴机器人绕y轴旋转。 旋转运动改变马达2、4的旋转速度，不改变马达1、3的旋转速度，使四轴机器人绕x轴旋转。 请看视频，如原理图(c )所示。 偏航运动：四旋翼的偏航运动可通过旋翼反扭矩实现。在旋转叶片旋转过程中，在空气阻力的作用下形成与旋转方向相反的反转矩，为了克服反转矩的影响，可以使4个旋转叶片中的2个正转，使2个反转，使对角线上的明年各旋转叶片的旋转方向相同。 反转矩的大小与旋转叶片的转速有关，4个电机的转速同时，4个旋转叶片产生的反转矩平衡，四转子不旋转的4个电机的转速不完全相同时，不平衡的反转矩使四转子旋转。 在图d中，电动机1和电动机3的旋转速度上升，电动机2和电动机4的旋转速度下降时，旋转叶片1和旋转叶片3相对于机体的反转矩比旋转叶片2相对于旋转叶片4的机体的反转矩大，机体以有馀量的反转矩绕z轴旋转，实现飞机的偏航运动原理如图(d )所示：前后运动和侧向运动：在飞机水平面内实现前后、左右运动，水平马达转速不变，反扭矩必须保持平衡。 在图b的面内对飞机施加一定的力。 在图e中，增大马达3的转速，增大拉力，减小马达1的转速，减小拉力，同时保持另外两个理论，飞机首先产生一定的倾斜度，使旋转叶片的拉力产生水平分量，能够实现飞机的前飞运动。 后方飞行与前方飞行正相反。 当然，在图b的c中，飞机产生俯仰和侧摆运动，同时还产生沿着x和y轴的水平运动。 同样，根据四轴飞行器的前后运动的动作原理，交换飞行器的x、y轴上的马达的动作状态，能够实现飞行器的侧向运动。 原理图如图(f )所示。 马达：马达是马达，马达是四旋翼飞机的基础零件之一。 电机有电刷和无电刷两种，四轴飞机的主流是无电刷，力量强大，耐用，下面介绍电机的基本型号数据。 任何品牌的马达，特别是2212马达这样的数字都必须对应。 其中，前2位是电机转子的直径，后2位是电机转子的高度。 简单来说，前2位越大，马达越肥，后2位越大，马达越高。 高大的马达功率大，适合增大4轴。 另外，每个无刷电动机的几kv的值是标准值，该kv是施加了1v的电压的每分钟的空转转速，例如对1000kv的电动机施加1v的电压，在电动机成为空转状态时，每分钟施加100个电压，当电动机成为空转状态时，为2000 一般四轴飞机用的马达可以采用2212系列，KV9301000的无刷马达，一般品牌可以采用朗宇、新西达等。 电调：电调打多少a？ 例如，20安电调是电子调速器，经常有黑字、中特威、新西达等品牌。 电调的作用是改变飞机板的控制信号为电流的大小，控制马达的旋转速度。 电机的电流很大，通常每台电机同时正常工作时，平均有3a左右的电流。 没有电调的存在，飞机板就不能承受这样大的电流(也没有驱动无刷电机的功能)。 同时，电调在四轴中还起着电压变化器的作用，使11.1v的电压为5v，向操纵盘和遥控器供电，40a这个数字是能供电调的电流。 大电流的电气调节可以在小电流的场所使用。 小电流的电调不能超标使用。 另外，实际上，许多一般的电气调节是可编程的，并且可以以程序来设置响应速度。 程序的路径可直接电连接到遥控接收器的加速输出信道(通常三个信道)，根据说明书，安装到遥控器的方法虽然麻烦但节省。 此外，还可以移动操纵杆，通过制造商的编程卡进行设置(需要个别购买)，方法简单，无需连接遥控器。 为了保险，必须使购买的电器的调整设定一致。 不那样的话，很难控制。 例如，电动启动模式不同的话，会产生旋转速度加快或减慢的问题。注：用遥控器设置电源时，请务必连接电机。 因为说明书上写的“DDT”这样的声音来自马达。 新西达电调编程教程文档XAircraftFC1212-S采用常规电调设置方法和加速器校准视频，螺旋桨：螺旋桨一般分为两叶和三叶，四轴机中采用一叶或两叶螺旋桨，以相同转速比三叶螺旋桨升力四轴使用四片螺旋桨，双叶螺旋桨比三叶螺旋桨稳定，初步制作四转机选择的螺旋桨类型类似于apc螺旋桨1045。 和马达一样，桨的型号也有1045、7040这4位数字，前面的2位表示桨的直径(单位：英寸1英寸=254 )后面的2位表示桨的角度。 另外，四轴飞行为了抵消螺旋桨的自旋，由于远离桨的旋转方向不同，因此需要正反桨。 正反桨的风都是向下吹的。 适合顺时针旋转的叫正浆，适合逆时针旋转的叫逆浆。 安装时，请务必记住有字的面朝上(叶片带圆角的面必须与马达的旋转方向一致)，无论正反叶片如何。 操纵板：操纵板是飞机的大脑，如果没有操纵板，四轴飞机由于安装、干扰、零部件之间的不一致等原因形成了飞行力的不平衡，结果无法左右、上下乱翻，操纵板的作用是通过操纵板的陀螺仪，迅速调整四轴飞行状态，从而使右侧力变大发现向左倾斜，右电流输出减弱，电机减慢，升力减小，自然不向左倾斜。 关于飞行板，我们首先了解它的构造，然后组合kk飞行板APM飞行板的构造图解。 入门时选择这两种模式“x”和“模式”的人很多。 x模式有点难飞，但动作更灵活。 模式飞得好，动作有点差，适合初学者。 当然，如果选择不同的飞行模式，操纵盘的安装方法也不同，如果操纵盘安装错误，就会剧烈摇晃，无法飞行。 结果，飞行板实际上是单片机，当然是不同的飞行模式，其中携带的飞行程序也不同。 通过向飞行控制板的单片机输入诸如飞行调节、GPS导航等与飞行有关的程序并连接诸如接收机和电气调节等的输出设备，控制板的飞行控制板使得接收信号(遥控器信号) 、数据处理单元3354、输出信号(调节输出电流以实现对电动机的控制)具有三个阶段x模式的电机连接图，下面附上APM飞行板的照片： kk飞行板的安装调整教育视频，遥控器：航空模型的遥控器中，可以选择的模型一般是天地飞行系统的遥控器。 买遥控器需要注意以下几点。 遥控器控制的动作路径数，例如遥控器只能控制四轴的上下飞行的是一个路径。 但是，四轴在控制中必须控制的动作数，在上下、左右、前后、旋转中至少有4信道的遥控器。 频率：选择2.4G左右(即天线短)，2.4G为主流，稳定性好，成熟。 美国手/日本手：大多数遥控器分为美国手(左手控制油门)和日本手(右手控制油门)，根据一般人的控制方式不同，多选择美国手。 远距离：也许新人最关心的东西，一般是400米以上，但是如果发现你的四轴飞了100米以上的话，就看不见那个样子了！ 因此，盲目追求遥控距离是不可取的！ 电池：考虑到四旋翼飞行器质量轻飞的特点，选择电池时多选择锂电池，同样电池容量的锂电池最轻，起飞效率最高。 另外，电池的数量mah是电池容量，例如1000mah电池，如果以1000ma放电，则能够持续放电1小时。如果以500mh放电，则能够持续放电2小时的电池后面的2s、3s、4s表示锂电池的节数(锂电池1节的标准电压为3.7v )。 电池后面的c表示电池的放电能力，这是普通锂电池和锂电池最重要的区别，锂电池需要较大的电流放电，这种放电能力用c表示。 如果1000mah的电池规格为5c，则为5x1000mah，电池可以在5000mh的电流强度下放电。 这是很重要的，如果使用低c的电池，大电流放电的话，电池会急速破损，甚至会自动点火。 电池的充电，往往有c充电多快的说法。 那就意味着，只要将放电转换成充电，例如1000mah电池、2c快速充电，就能以2000ma的电流充电。 因此，请立即使用大电流，不要超过规定的参数进行充电。 电池容易坏。 另外，电池容量越大，c越高，s越多，电池越重。 我们可以做四转机，选择型号2200mah11.1V20C的锂电池。 该型号的电池的放电能力可达到44A，即2.2A*20C=44A，我们的四轴悬停功率大约为100瓦就足够了。 当然要说到电池，就得谈谈充电器。 锂电池的充电需要专用的平衡充电，初学者可以使用“301平衡充电”。 什么是平衡充电？ 像3s电池那样，内部有3个锂电池，由于是制造工艺，因此不能保证每个电池完全一致，充电放电特性存在差异，在串联连接电池的情况下，容易像通常那样放电过剩、充电过剩、充电不充分，因此解决方法是分别对内部的单电池进行充电功率锂有2组线，1组为输出线(2条)，1组为单节锂引出线(关于s数)，充电时根据说明书插入充电器，可以实现均衡的充电。 锂电池充电器，四个四轴框架：说的是框架，可以买几个，也可以自己做。 自己做，可以选择铝管、木条、PVC硬质水管等轻量且可塑性好的材料。 总之。 建立四轴飞机机架，必须符合飞机结构基础，维持对称稳定性。 另外，需要注意的是4根轴架的尺寸长度，但4根螺旋桨不要吵架，但考虑到螺旋桨之间旋转引起的紊流相互影响，不要太接近。 不这样做会影响效率。 这也是4轴用双叶螺旋桨比3叶螺旋桨多的理由之一(有3叶的缺点，平衡不良)。基本线路连接：四轴部件间的配线和简单说明： 1、4个电调的正负极需要并联连接(红连、黑连1一起)，电调与电池的正负极连接的2、电调3根黑色的电动机控制线，连接电动机的3、电调有BEC输出，输出5v的电压，向飞行控制板供电， 接收飞行控制板控制信号的4 .遥控接收器连接到飞行控制器，输出遥控信号，同时从飞行控制板供电5v的