旋电机电 兀03图四旋翼飞行器的结构形式飞行控制计算支架四旋翼飞行器结构和原理1
结构形式旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向,四个旋翼处于同一高度平面,且四个旋翼的结构和半径都相同,四个电机对称的安装在飞行器的支架端,支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备
结构形式如图 1
工作原理2Z也)灌转运四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速,实现升力的变化,从而控制飞行器的姿态和位置
四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机,但只有四个输入力,同时却有六个状态输出,所以它又是一种欠驱动系统
四旋翼飞行器的电机 1 和电机 3 逆时针旋转的同时,电机 2 和电机 4顺时针旋转,因此当飞行器平衡飞行时,陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消
在上图中,电机 1 和电机 3 作逆时针旋转,电机 2 和电机 4 作顺时针旋转,规定沿 X 轴正方向运动称为向前运动,箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高,在下方表示此电机转速下降
(1)垂直运动:同时增加四个电机的输出功率,旋翼转速增加使得总的拉力增大,当总拉力足以克服整机的重量时,四旋翼飞行器便离地垂直上升;反之,同时减小四个电机的输出功率,四旋翼飞行器则垂直下降,直至平衡落地,实现了沿 z 轴的垂直运动
当外界扰动量为零时,在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时,飞行器便保持悬停状态
(2)俯仰运动:在图(b)中,电机 1 的转速上升,电机 3 的转速下降(改变量大小应相等),电机 2、电机 4 的转速保持不变
由于旋翼 1 的升力上升,旋翼 3 的升力下降,产生的不平衡力矩使机身绕 y 轴旋转,同理,当电机 1 的转速下降,电机 3 的转速上升,机身便绕 y轴向另一个方向旋转,实现飞行器的俯仰运动
(3)滚转运动:与图 b 的原理相同,在图 c 中,改变电机 2 和电机 4 的转速,保持电机 1和电机 3 的转速