多旋翼理论PPT
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多旋翼无人机的飞行原理PPT课件
多旋翼无人机操控原理——六种运动
要操控无人机，就要操控它的各种运动，如图1-10所示，无人机 的整个飞行轨迹都是靠操控它的这六种运动来实现的。
多旋翼无人机操控原理——运动控制
①垂直运动控制。 当同时增加或减小4个旋翼的升力时，无人机垂直上升或下降;当 四旋翼产生的升力总和等于机体的自重时,四旋翼无人机便保持平衡状 态。四个旋翼同时增加升力，无人机就开始垂直上升。
两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等， 方向相反。牛顿第三运动定律也称为作用力与反作用力定律。
在多旋翼无人机的操控中，要用到此定律，比如多旋翼无人机的 自旋操控就是通过控制正桨和反桨作用在无人机上的扭矩大小来实现 的。
主要知识点回顾——欠驱动系统
欠驱动系统就是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数 的一种非线性系统，多旋翼无人机就是典型的欠驱动系统，由于高度 非线性、参数摄动、多目标控制要求及控制量受限等原因，所以控制 难度较大。
主要知识点回顾——牛顿第二运动定律
物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比。 牛顿第二运动定律也称为加速度定律，它表明力的瞬时作用规律：力 和加速度同时产生，同时变化，同时消失。
所以，无人机的姿态和飞行速度的改变，需要在相应的方向上有 力的作用。
主要知识点回顾——牛顿第三运动定律
主要知识点回顾——全驱动系统
和欠驱动系统不同，全驱动系统的独立控制变量个数等于系统自 由度个数，具有操纵灵活、控制算法设计简单等特点，固定翼无人机 就是典型的全驱动系统。
飞行原理
主要知识回顾
多旋翼无人机飞行 原理
多旋翼无人机操控原理——飞行模式
四旋翼无人机的飞行模式有两种，左图为十字模式，右图为X字模 式。如前所述，多旋翼无人机根据旋翼桨距是否可控分为两类：旋翼 变距类和旋翼变速类，而电动多旋翼无人机基本都属于旋翼变速类， 下面就以旋翼变速类四旋翼无人机的十字模式为例，来对多旋翼无人 机操控原理进行介绍。
无人机技术基础 多旋翼无人机的操纵原理-教案.pptx
《无人机技术基础》
教案
一、多旋翼无人机的飞行原理
由伯努利定理可知，旋翼下方空气流速慢静压力大，旋翼上方空气流速快静压力小，由此压差而形成向上的作用力，即升力。
由升力公式可知，四个螺旋桨转速相同时，产生的升力也相同。
即对应四个旋翼的升力相等，F_1 = F_2= F_3= F_4。
当四个旋翼的升力和F大于重力的时候，无人机上升；升力小于重力时无人机下降，而两者相等时，无人机处于悬停状态。
通过调节多旋翼上各个电机的转速，可实现多旋翼无人机垂直升降，空中悬停，小速度前飞、后飞、侧飞、原地旋转等。
如沿着三个正交坐标轴的平移移动、和旋转运动，以及多通道组合下的自由移动。
二、多旋翼无人机的操纵原理
1.升降运动
四个旋翼电机转速同步增加或减小，就可以实现多旋翼无人机的垂直上升或垂直下降。
即升力大于重力时上升，小于重力时下降。
2.俯仰运动
指无人机能绕横轴（Y轴）转动。
当电机1加速，电机3减速，两者变化量相等时，可沿X负方向运动。
当电机1减速，电机3加速，两者变化量相等时，无人机可沿X正方向运动。
这时2、4号电机转速保持不变。
由于1、3号电机的变化量均相等，可知升力的总和并未发生变化。
即，在不改变升力合力的情况下，实现俯仰运动。
3.滚转运动
指无人机能绕纵轴（X轴）转动.当电机4减速，电机2加速，变化量相等时，无人机向左滚转。
当电机2减速，电机4加速，变化量相等时，无人机向右滚转。
同样，2、4号电机变化量相等，则升力的总和不变。
即，在不改变升
第二页（共2页）。
多旋翼无人机技术基础课件第六章PPT演示课件
输入（激励） 输出（响应）
结构动力系统
多旋翼无人机结构动力学目的
多旋翼无人机结构动力学的目的就是研究关于多旋翼无 人机结构动力系统振动固有特性，它在外激励作用下产生动 响应的基本理论和分析方法，以使多旋翼无人机结构具有优 良的动力学特性。根据多旋翼无人机结构动力系统输入、输 出与系统特性三者之间的关系，可归纳为三类问题。
多旋翼无人机振动的类型（4）
4．按照系统振动的运动规律分类 （1）周期振动：振动量（如位移、速度、加速度等）是
时间的周期函数。
（2）简谐振动：振动量为时间的正弦或余弦函数的周期
振动，是最简单的周期振动。
（3）非周期振动和瞬态振动：非周期振动的振动量是
时间的非周期函数，如果这种振动只在很短的时间内 存在，则称为瞬态振动。
多旋翼无人机技术基础 （6）
符长青博士
多旋翼无人机结构动力学的定义
多旋翼无人机结构动力学是一门在多旋翼无人机设计中受到普遍重视 且仍处于不断发展中的学科，它主要研究多旋翼无人机结构的强迫振动、 自由振动和动稳定性，不考虑空气动力与结构的弹性力、阻尼力和惯性力 之间的相互作用，如果涉及空气动力，也只把它作为与结构振动运动无关 的外力对待，结构动力学是研究气动弹性响应的基础。 （1）结构 （2）振动 （3）结构动力系统 （4）振动固有特性
（4）随机振动：振动量不是时间的确定性函数，因而不
能预测，只能用概率统计的方法进行研究。
多旋翼无人机振动的类型（5）
5．按照系统结构参数的特性分类 （1）线性振动：线性振动是系统内的恢复力、阻尼
力和惯性力分别与振动位移、速度和加速度成线性关系的 振动，可用常系数线性微分方程来描述。线性振动叠加原 理成立，系统自由振动的频率及模态是系统所固有的，其 特性不随时间改变。
结构动力系统
多旋翼无人机结构动力学目的
多旋翼无人机结构动力学的目的就是研究关于多旋翼无 人机结构动力系统振动固有特性，它在外激励作用下产生动 响应的基本理论和分析方法，以使多旋翼无人机结构具有优 良的动力学特性。根据多旋翼无人机结构动力系统输入、输 出与系统特性三者之间的关系，可归纳为三类问题。
多旋翼无人机振动的类型（4）
4．按照系统振动的运动规律分类 （1）周期振动：振动量（如位移、速度、加速度等）是
时间的周期函数。
（2）简谐振动：振动量为时间的正弦或余弦函数的周期
振动，是最简单的周期振动。
（3）非周期振动和瞬态振动：非周期振动的振动量是
时间的非周期函数，如果这种振动只在很短的时间内 存在，则称为瞬态振动。
多旋翼无人机技术基础 （6）
符长青博士
多旋翼无人机结构动力学的定义
多旋翼无人机结构动力学是一门在多旋翼无人机设计中受到普遍重视 且仍处于不断发展中的学科，它主要研究多旋翼无人机结构的强迫振动、 自由振动和动稳定性，不考虑空气动力与结构的弹性力、阻尼力和惯性力 之间的相互作用，如果涉及空气动力，也只把它作为与结构振动运动无关 的外力对待，结构动力学是研究气动弹性响应的基础。 （1）结构 （2）振动 （3）结构动力系统 （4）振动固有特性
（4）随机振动：振动量不是时间的确定性函数，因而不
能预测，只能用概率统计的方法进行研究。
多旋翼无人机振动的类型（5）
5．按照系统结构参数的特性分类 （1）线性振动：线性振动是系统内的恢复力、阻尼
力和惯性力分别与振动位移、速度和加速度成线性关系的 振动，可用常系数线性微分方程来描述。线性振动叠加原 理成立，系统自由振动的频率及模态是系统所固有的，其 特性不随时间改变。
多旋翼理论ppt课件
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6
多旋翼
多旋翼飞行器是指拥有三个或者更多旋翼的直升机 类飞行器，能够垂直起降，属于直升机飞行器的一种， 一般称之为多旋翼飞行器，多旋翼飞行器属于不稳定 系统，其在飞行及悬停过程中无法实现自稳定；同时， 多旋翼飞行器也不是完整驱动系统。所以多旋翼飞行 器自身的稳定性在三种主要的飞行器当中是最低的， 其正常的飞行必须借助自稳定系统的辅助。 多旋翼飞行器的特点是能够实现垂直起降，并且自身 机械结构简单，无机械磨损；缺点是其续航及载重在 三种飞行器当中是最低的。
x型的6旋翼、8旋翼
具有x型4旋翼的特性的同时，还拥有比4旋翼更好的结构效率、 承载重量以及冗余度等性质，深受航拍、影视行业用户青睐。
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13
多旋翼飞行器的结构布局
四旋翼是结构简单、飞行效率 相对高效的一种常见多旋翼结 构，也是目前市场上保有量最 大的多旋翼飞行器类型。四旋 翼玩具、小型航拍机一般都选 用该结构。但是要注意的是， 四旋翼没有动力冗余，任何一 个电机出现问题停转，飞行器 都将无法控制而摔机。
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3
按重量分
微型：小于等于7KG
轻型：大于7KG，小于 等于160kg.
小型：小于等于5700KG 大型：大于5700KG
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4
固定翼
固定翼飞行器，是飞机机翼相对固定无需旋转，靠 经过机翼的气流提供升力的飞行器类型。也是世界上 保有量最大的载人飞行器。 固定翼飞行器是自稳定系统，也是完整驱动系统，它 在任何状态下都可以自由调整姿态，并且能够保持住 当前状态。 固定翼飞行器的优点是在三类飞行器里续航时间最长、 飞行效率最高、载荷最大、飞行稳定性高，缺点是起 飞的时候必须要助跑或者借助器械弹射，降落的时候 必须要滑行或者是利用降落伞降落。
《多旋翼飞行器：从原理到实践》ch02系统基本组成 教学课件
第二章
系统基本组成
工业和信息化部“十四五”规划教材 多旋翼飞行器:从原理到实践
01 总 体 介 绍
(1)信息流动
多旋翼系统的信息流动如图2.2中浅色虚线所示。动作指令一般由谣控器(如图2.1中标 号1所示)发出，然后通过接收机传递给自驾仪;或通过地面站发出，通过数传模块(如图 2.1 中标号2所示)传递给自驾仪。 多旋翼上挂载的照相机、摄像机等设备通过图传模块(如图2.1中标号3所示)也可以将 图像、视频信号发送给遥控或地面站对手持遥控器的操控人员来说，当拨动摇杆时，遥 控器发射机发送控制指令，被固定在多旋翼上的接收机接收，然后输出油门、俯仰、滚 转、偏航等信号给自驾仪。 读取信号后，自驾仪将每个电机所需的速度控制信号传递给电调，驱动电机达到期望转 速，实现控制多旋翼完成俯仰、滚转或偏航等相应动作。对于地面站，用户可以在图形 界面中自行选定多旋翼期望目标位置，确定指令后，地面站通过数传模块发送期望位置 坐标，飞行器数传模块接收后将信号传递给自驾仪。
1.机身
02 脚架
05 材料
表2.1列出了几种材料的特性。从表中可以看出，碳纤维密度小，刚度和强度都较大，但 加工困难，价格也较贵，因此该材料多用于需要较大承重的工业多旋翼上。相比起来， 塑料密度小，易加工而且价格便宜，但刚度和强度较小，因此该材料多用于玩具或小型 航模。玻璃钢等玻璃纤维增强材料与碳纤维材料相比，重量更重且刚度更差，但该材料 易加工且更耐摔，因此目前被广泛用于中小型多旋翼。
(1)信息流动
自驾仪则可以通过 GPS 接收机模块读取当前飞行器所 在位置及速度，进而与自身其他传感器进行滤波估计， 然后根据控制算法和策略产生控制信号，进一步将控制 信号传递给电调，驱动电机达到期望转速并逐步控制飞 行器飞往指定目标。 自驾仪(如图2.1中标号4所示)作为系统中的核心单元， 通过内置加速度计、陀螺仪、磁罗盘等传感器以及外置 差分定位导航模块(如图2.1中标号5所示)光流模块(如图 2.1中标号6所示)等外接设备感知多旋翼的位置、高度 、速度等各种系统状态信息，进而根据收到的指令产生 控制信号发送至电调，驱动申机完成指定动作或航线。 自驾仪还可以接收激光雷达模块(如图2.1中标号7所示) 、ADS-B模块(如图2.1中标号8所示)等设备的信息来实 现多旋翼的避障。
系统基本组成
工业和信息化部“十四五”规划教材 多旋翼飞行器:从原理到实践
01 总 体 介 绍
(1)信息流动
多旋翼系统的信息流动如图2.2中浅色虚线所示。动作指令一般由谣控器(如图2.1中标 号1所示)发出，然后通过接收机传递给自驾仪;或通过地面站发出，通过数传模块(如图 2.1 中标号2所示)传递给自驾仪。 多旋翼上挂载的照相机、摄像机等设备通过图传模块(如图2.1中标号3所示)也可以将 图像、视频信号发送给遥控或地面站对手持遥控器的操控人员来说，当拨动摇杆时，遥 控器发射机发送控制指令，被固定在多旋翼上的接收机接收，然后输出油门、俯仰、滚 转、偏航等信号给自驾仪。 读取信号后，自驾仪将每个电机所需的速度控制信号传递给电调，驱动电机达到期望转 速，实现控制多旋翼完成俯仰、滚转或偏航等相应动作。对于地面站，用户可以在图形 界面中自行选定多旋翼期望目标位置，确定指令后，地面站通过数传模块发送期望位置 坐标，飞行器数传模块接收后将信号传递给自驾仪。
1.机身
02 脚架
05 材料
表2.1列出了几种材料的特性。从表中可以看出，碳纤维密度小，刚度和强度都较大，但 加工困难，价格也较贵，因此该材料多用于需要较大承重的工业多旋翼上。相比起来， 塑料密度小，易加工而且价格便宜，但刚度和强度较小，因此该材料多用于玩具或小型 航模。玻璃钢等玻璃纤维增强材料与碳纤维材料相比，重量更重且刚度更差，但该材料 易加工且更耐摔，因此目前被广泛用于中小型多旋翼。
(1)信息流动
自驾仪则可以通过 GPS 接收机模块读取当前飞行器所 在位置及速度，进而与自身其他传感器进行滤波估计， 然后根据控制算法和策略产生控制信号，进一步将控制 信号传递给电调，驱动电机达到期望转速并逐步控制飞 行器飞往指定目标。 自驾仪(如图2.1中标号4所示)作为系统中的核心单元， 通过内置加速度计、陀螺仪、磁罗盘等传感器以及外置 差分定位导航模块(如图2.1中标号5所示)光流模块(如图 2.1中标号6所示)等外接设备感知多旋翼的位置、高度 、速度等各种系统状态信息，进而根据收到的指令产生 控制信号发送至电调，驱动申机完成指定动作或航线。 自驾仪还可以接收激光雷达模块(如图2.1中标号7所示) 、ADS-B模块(如图2.1中标号8所示)等设备的信息来实 现多旋翼的避障。
无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第5节多旋翼基础知识
要完全杜绝和排除此类问题也比较困难，因为现有 小尺度的多旋翼，几乎100%时开环结构，无法检测到每 个电机是否转速正常。
5.2.3 动力系统—电调
建议最基础测试电机与电调兼容性的方案： 在地面拆除螺旋桨，姿态或增稳模式启动，启 动后油门推至50%，大角度晃动机身、快速大范围 变化油门量，使飞控输出动力。仔细聆听电机转动 声音，并测量电机温度，观察室否出现缺相。 在调试前，用遥控器设置电调时，需要接上电 机。
5.3 多旋翼气动布局—Y字型、H字型
Y型
优点：动力组较少，成本 低；外形炫酷，前方视线开阔。
缺点：尾旋翼需要使用一 个舵机来平衡扭矩，增加了机 械复杂性和控制难度。
H型
H型比较容易设计成折叠 结构，且拥有X型相当的特点。
5.3 多旋翼气动布局—4\6\8旋翼
单纯从气动效率出发，旋翼越大，效率越高，同样 起飞重量的4轴飞行器比8轴飞行器的效率高，故轴数越 多载重能力不一定越大。
一般锂聚合物电池上都有2组线。1组是输出线（粗， 红黑各1根）；1组是单节锂电引出线（细，与S数有关）， 用以监视平衡充电时的单体电压。
多轴飞行器飞行中，图像叠加OSD信息显示的电压 一般为电池的负载电压。
5.2.3 动力系统—电池
锂电池在使用时必须串联才能达到使用电压需要，因此 聚合物电池需要专用的充电器，尽量选用平衡充电器。 根据充电原理的不同分为串型式平衡充电器和并行式平衡充 电器。并行式平衡充电器使被充电的电池块内部每节串联电 池都配备一个单独的充电回路，互不干涉，毫无牵连。
5.2.2 飞控系统—飞控软件
飞控
基本情况
优点
缺点
KK飞控
开源，只使用 三个成本低廉
的单轴陀螺
价格便宜，硬件 结构简单
5.2.3 动力系统—电调
建议最基础测试电机与电调兼容性的方案： 在地面拆除螺旋桨，姿态或增稳模式启动，启 动后油门推至50%，大角度晃动机身、快速大范围 变化油门量，使飞控输出动力。仔细聆听电机转动 声音，并测量电机温度，观察室否出现缺相。 在调试前，用遥控器设置电调时，需要接上电 机。
5.3 多旋翼气动布局—Y字型、H字型
Y型
优点：动力组较少，成本 低；外形炫酷，前方视线开阔。
缺点：尾旋翼需要使用一 个舵机来平衡扭矩，增加了机 械复杂性和控制难度。
H型
H型比较容易设计成折叠 结构，且拥有X型相当的特点。
5.3 多旋翼气动布局—4\6\8旋翼
单纯从气动效率出发，旋翼越大，效率越高，同样 起飞重量的4轴飞行器比8轴飞行器的效率高，故轴数越 多载重能力不一定越大。
一般锂聚合物电池上都有2组线。1组是输出线（粗， 红黑各1根）；1组是单节锂电引出线（细，与S数有关）， 用以监视平衡充电时的单体电压。
多轴飞行器飞行中，图像叠加OSD信息显示的电压 一般为电池的负载电压。
5.2.3 动力系统—电池
锂电池在使用时必须串联才能达到使用电压需要，因此 聚合物电池需要专用的充电器，尽量选用平衡充电器。 根据充电原理的不同分为串型式平衡充电器和并行式平衡充 电器。并行式平衡充电器使被充电的电池块内部每节串联电 池都配备一个单独的充电回路，互不干涉，毫无牵连。
5.2.2 飞控系统—飞控软件
飞控
基本情况
优点
缺点
KK飞控
开源，只使用 三个成本低廉
的单轴陀螺
价格便宜，硬件 结构简单
多旋翼飞行原理PPT课件
多 安全飞行特性
旋
翼 无
因安全和责任的考虑，Phantom 2 系列增加飞行区域限制功能。飞
人 飞
行器在靠近全球主要机场时，在机场中心一定区域范围内，飞行器的飞行将
行
器
会受到限制。
常
见
机
型
介
绍
SUCCESS
THANK YOU
2019/4/25
Phantom 2 Vision+ 与其它Phantom飞行器的区别
集成PCB板连线 配备高强度复合PCB电路板，使电调、电源等连线更加快捷、安全。
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
超大安装空间 采用优化设计，为各种飞控系统及配件提供充足的安装空间。
定云台，可以主动抵消飞机带来的抖动， PHANTOM 2 VISION+ 犹如空中三脚架，
能够拍出令人惊叹的航拍画面。借助内置惯性导航传感器与 GPS，PHANTOM 2
多
旋 翼
VISION+ 可以在空中稳定悬停。支持用户预设最多16个航点！规划航线，自动
无 人
飞行，航拍更得心应手。
飞
行
器
常
见
机
型
介
配合DJI的WooKong-M或Naza-M自动驾驶系统，可完成悬停、巡航、甚至滚转 等飞行动作，广泛应用于休闲娱乐、航拍以及FPV等航模运动中。
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
特性
超高强度材料 力臂采用PA66+30GF超高强度材料制成，耐摔、耐撞击。
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
多 旋 翼 飞 行 原 理
横滚运动，即左右控制
多旋翼无人机技术基础课件2解剖
列、6系列和7系列翼型。其中6系列翼型在低速飞机的机翼中广泛使用，
1系列翼型主要用于螺旋桨翼型。
以NACA633 - 218为例，说明6系列翼型的数字意义。第1个数字6是
6数字翼型。第2个数字是零升力时最小压力点的相对横坐标位置的10倍
数值。第3个数字3是翼型的低阻升力系数范围，即高于或低于设计升力
随后下坠，造成严重的飞行事故，这种现象就是失速。不同的翼型在失速
时的特性并不相同。
（1）厚翼型
（2）较薄的翼型
（3）薄翼型
翼型的选择
翼型的选择是对现有各种翼型的几何参数和性能进行对比分析，
挑选出能满足飞行器空气动力学要求的翼型。选择翼型时通常要考虑以
下因素：
1．翼型总体外形的考虑
2．翼型几何参数的考虑
2．避免发生音障的限制
多旋翼无人机前飞时，向前转到正侧方的前行桨叶相对气流速度是
转动线速度加上前飞速度，如果飞行速度太快，使旋翼桨叶桨尖速度达
到音速的十分之九，即马赫数为0.9，局部气流的速度可能就达到音速，
产生局部激波，从而使气动阻力剧增。
3．避免机体过分倾斜的限制
由于多旋翼无人机向前飞行姿态的控制是由机体整体向前倾斜的角
）与焦点（F）重合。对于非对称翼型来说两者不重合。压力
中心（p）位置与焦点（F）的关系式
x p (C m C y ) (C m 0 C y ) x F
影响翼型空气动力的因素（1）
1．雷诺数Re
雷诺数（Reynolds number）是一种可用来表征流体流动情况的无量
纲数，以Re表示。在流体力学中，雷诺数Re是指给定来流条件下，流
油动与电动多旋翼无人机的比较
油动多旋翼无人机与电动多旋翼无人机都是目前市场上广泛受到
1系列翼型主要用于螺旋桨翼型。
以NACA633 - 218为例，说明6系列翼型的数字意义。第1个数字6是
6数字翼型。第2个数字是零升力时最小压力点的相对横坐标位置的10倍
数值。第3个数字3是翼型的低阻升力系数范围，即高于或低于设计升力
随后下坠，造成严重的飞行事故，这种现象就是失速。不同的翼型在失速
时的特性并不相同。
（1）厚翼型
（2）较薄的翼型
（3）薄翼型
翼型的选择
翼型的选择是对现有各种翼型的几何参数和性能进行对比分析，
挑选出能满足飞行器空气动力学要求的翼型。选择翼型时通常要考虑以
下因素：
1．翼型总体外形的考虑
2．翼型几何参数的考虑
2．避免发生音障的限制
多旋翼无人机前飞时，向前转到正侧方的前行桨叶相对气流速度是
转动线速度加上前飞速度，如果飞行速度太快，使旋翼桨叶桨尖速度达
到音速的十分之九，即马赫数为0.9，局部气流的速度可能就达到音速，
产生局部激波，从而使气动阻力剧增。
3．避免机体过分倾斜的限制
由于多旋翼无人机向前飞行姿态的控制是由机体整体向前倾斜的角
）与焦点（F）重合。对于非对称翼型来说两者不重合。压力
中心（p）位置与焦点（F）的关系式
x p (C m C y ) (C m 0 C y ) x F
影响翼型空气动力的因素（1）
1．雷诺数Re
雷诺数（Reynolds number）是一种可用来表征流体流动情况的无量
纲数，以Re表示。在流体力学中，雷诺数Re是指给定来流条件下，流
油动与电动多旋翼无人机的比较
油动多旋翼无人机与电动多旋翼无人机都是目前市场上广泛受到
多旋翼飞行原理
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
专业用户级多旋翼飞行器——Spreading Wings S1000
SPREADING WINGS S1000的介绍 S1000是一款专业级载机，具有便携易用、操作友好、安全稳定等特点，
是专业航拍应用的不二选择。
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
DIY用户级多旋翼飞行器——Flame Wheel F450
Flame Wheel F450 的介绍 Flame Wheel（风火轮）系列产品是DJI开发的多旋翼飞行平台。配合
特性
安全稳定
(1)S1000采用V型8旋翼设计，配合DJI飞控使用时即使某一轴被意外停止工作 也能最大幅度保证飞机处于稳定状态。
(2)机身板内部集成了含DJI专利同轴接头的电源分布设计；主电源线选用
AS150防火花插头与XT150的组合，可以防止用户插错电池极性，也能有效
多
的防止电池自短路。
旋 翼
上升，电机2和电机4的转速下降时，旋翼1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2
和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，从而实现
多
飞行器的偏航运动。
旋
翼
飞
行
原
理
概述
多旋翼飞行器在整个飞行系统中作为飞行的载体，根据飞行的实际需要
（比如：载重）不一样，需要选择不一样的飞行器作为合适的载体。一般情
免去上传至电脑的麻烦。Biblioteka 多 安全飞行特性旋
专业用户级多旋翼飞行器——Spreading Wings S1000
SPREADING WINGS S1000的介绍 S1000是一款专业级载机，具有便携易用、操作友好、安全稳定等特点，
是专业航拍应用的不二选择。
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
多 旋 翼 无 人 飞 行 器 常 见 机 型 介 绍
DIY用户级多旋翼飞行器——Flame Wheel F450
Flame Wheel F450 的介绍 Flame Wheel（风火轮）系列产品是DJI开发的多旋翼飞行平台。配合
特性
安全稳定
(1)S1000采用V型8旋翼设计，配合DJI飞控使用时即使某一轴被意外停止工作 也能最大幅度保证飞机处于稳定状态。
(2)机身板内部集成了含DJI专利同轴接头的电源分布设计；主电源线选用
AS150防火花插头与XT150的组合，可以防止用户插错电池极性，也能有效
多
的防止电池自短路。
旋 翼
上升，电机2和电机4的转速下降时，旋翼1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2
和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕z轴转动，从而实现
多
飞行器的偏航运动。
旋
翼
飞
行
原
理
概述
多旋翼飞行器在整个飞行系统中作为飞行的载体，根据飞行的实际需要
（比如：载重）不一样，需要选择不一样的飞行器作为合适的载体。一般情
免去上传至电脑的麻烦。Biblioteka 多 安全飞行特性旋
多旋翼无人机技术基础1ppt课件
（1）管制空域
（2）监视空域
（3）报告空域
精选ppt课件
15
无人机飞行空域划分和分类管理
（1）无人机飞行空域划分
①视距内运行（Visual Line of Sight operations，VLOS） ②超视距运行（Extended VLOS，EVLOS） ③融合空域
④隔离空域
⑤人口稠密区
⑥重点地区
（1）自然系统
（2）人造系统
（3）复合系统
（4）静态系统与动态系统
（5）封闭系统与开放系统
（6）实体系统与虚拟系统
2．系统论的基本理论
（1）整体的功能不等于各部分功能之总和
（2）系统的结构决定系统的功能
（3）动态观点
（4）最优化观点
精选ppt课件
3
控制论的基本概念
1．控制和控制论的定义
控制是施控者作用于受控对象的一种主动行为，使受控 对象按照施控者的意愿行动。
⑦机场净空区
（2）无人机飞行管理的分类：共分为七类
（3）无须证照管理的无人机
①Ⅰ类无人机（空机重量和起飞全重小于1.5千克）。
②在室内、拦网内等隔精离选空ppt间课件运行的无人机。
16
无人机飞行管理的要求
①无人机云系统（简称无人机云） ②电子围栏 ③主动反馈系统 ④被动反馈系统 ⑤民用无人机驾驶员资格要求 ⑥禁止洒驾 ⑦控制能力要求
④全国大学生机器人电视大赛。
⑤中国教育机器人大赛。
⑥全国青少年科普竞赛。
⑦ABB杯自动化大赛。 ⑧中国机器人大赛。
（2）软件技术
（3）硬件成本
精选ppt课件
12
多旋翼无人机典型案例
1．TXJ-ZB-01植保型油动变距多旋翼无人机
（2）监视空域
（3）报告空域
精选ppt课件
15
无人机飞行空域划分和分类管理
（1）无人机飞行空域划分
①视距内运行（Visual Line of Sight operations，VLOS） ②超视距运行（Extended VLOS，EVLOS） ③融合空域
④隔离空域
⑤人口稠密区
⑥重点地区
（1）自然系统
（2）人造系统
（3）复合系统
（4）静态系统与动态系统
（5）封闭系统与开放系统
（6）实体系统与虚拟系统
2．系统论的基本理论
（1）整体的功能不等于各部分功能之总和
（2）系统的结构决定系统的功能
（3）动态观点
（4）最优化观点
精选ppt课件
3
控制论的基本概念
1．控制和控制论的定义
控制是施控者作用于受控对象的一种主动行为，使受控 对象按照施控者的意愿行动。
⑦机场净空区
（2）无人机飞行管理的分类：共分为七类
（3）无须证照管理的无人机
①Ⅰ类无人机（空机重量和起飞全重小于1.5千克）。
②在室内、拦网内等隔精离选空ppt间课件运行的无人机。
16
无人机飞行管理的要求
①无人机云系统（简称无人机云） ②电子围栏 ③主动反馈系统 ④被动反馈系统 ⑤民用无人机驾驶员资格要求 ⑥禁止洒驾 ⑦控制能力要求
④全国大学生机器人电视大赛。
⑤中国教育机器人大赛。
⑥全国青少年科普竞赛。
⑦ABB杯自动化大赛。 ⑧中国机器人大赛。
（2）软件技术
（3）硬件成本
精选ppt课件
12
多旋翼无人机典型案例
1．TXJ-ZB-01植保型油动变距多旋翼无人机
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在显示系统里，通讯设备将飞行器的高度、速度、电量、姿态、位置等各种丰富的信 地面操作人员就可以根据显示系统提供的信息对飞行器进行操纵。而在操作系统里，作业 操作设备将控制意图传达到多旋翼无人机，实施相应的飞行及操作。
多旋翼飞行器的 控制
一般情况下，多旋翼飞行器可以通过 调节不同电机的转速来实现4个方向上的 运动，分别为：垂直、俯仰、横滚和偏航。
多旋翼飞行器的基本控 制操作
目前主要有两种操作方式比较常用，分别是美国手与日本手。美国手 偏航与油门，右边是横滚与俯仰；日本手左边是偏航与俯仰，右边是横滚
多旋翼飞行器的系统构成
理论上桨叶越大气动效 率越高，从这个角度中 大型多旋翼飞行器也应 采用四轴设计，但是因 为四旋翼没有动力冗余， 而六旋翼的设计实现了 动力冗余，六旋翼在出 现一个电机停转的情况 下依然可将飞行器安全 降落。所以在中大型轴 距的多旋翼飞行器多采 用六轴结构。
多旋翼飞行器的结构布 局
更大型的多旋翼飞行器 可能会采用更多轴数的 设计，例如 8 轴、16 轴，甚至还有更高轴数 的设计，这里就不一一 进行累述。
按重量 分
微型：小于等于 7KG
轻型：大于7KG， 小于等于160kg.
小型：小于等于 5700KG
大型：大于 5700KG
固定 翼
固定翼飞行器，是飞机机翼相对固 定无需旋转，靠经过机翼的气流提供升 力的飞行器类型。也是世界上保有量最 大的载人飞行器。 固定翼飞行器是自稳定系统，也是完整 驱动系统，它在任何状态下都可以自由 调整姿态，并且能够保持住当前状态。 固定翼飞行器的优点是在三类飞行器里 续航时间最长、飞行效率最高、载荷最 大、飞行稳定性高，缺点是起飞的时候 必须要助跑或者借助器械弹射，降落的 时候必须要滑行或者是利用降落伞降落 。
多旋翼飞行器的结构布 局
四旋翼是结构简单、飞 行效率相对高效的一种 常见多旋翼结构，也是 目前市场上保有量最大 的多旋翼飞行器类型。 四旋翼玩具、小型航拍 机一般都选用该结构。 但是要注意的是，四旋 翼没有动力冗余，任何 一个电机出现问题停转， 飞行器都将无法控制而 摔机。
多旋翼飞行器的结构布 局
多旋翼飞行器的飞行原 理
多旋翼飞行器是 通过调节多个电 机转速来改变螺 旋桨转速，实现 升力的变化，进 而达到控制飞行 姿态的目的。
以四旋翼飞行器为例，电机 逆时针旋转的同时，电机2和电机4 旋转，因此飞行器平衡飞行时，陀 和空气动力扭矩效应全被抵消。
陀螺效应：就是物体转动时的离心 保持平衡。
空气动力扭矩效应是气动面的反向作用 螺旋桨会对机身产生反向力。
旋翼爱好者的喜爱。
多旋翼飞行器的气动布 局
十型多旋翼 最早出现的一种多旋翼气动布局 之一。因其气动布局简单，便于 简化飞控算法的开发。但由于其 构造，导致飞行器航拍时前行会 导致正前方螺旋桨进入画面造成
x型的6旋翼、8旋翼
具有x型4旋翼的特性的同时，还拥有比4旋翼更好的结构 承载重量以及冗余度等性质，深受航拍、影视行业用户
按平台类 型
多旋翼飞行器的发展
2005 年初步出现的多旋翼飞行器往往还是以玩具的形式出现在市场， 无法承担更多实际的作用，随着深圳市大疆创新科技有限公司不断推出 更简单实用的新型多旋翼飞行器，多旋翼飞行器市场在 2013 后迅速爆 发。发展至今，多旋翼无人飞行器已经广泛应用在航拍、影视、农业、 电力等方方面面改变着人们的生活。
综合 比较
固定翼>直升机>多旋翼
续航 和载 重
起降 便利
多旋翼=直升机>固 定翼
多旋翼>固定翼>直升
操作 难易
可靠 性
多旋翼>直升机>固 定翼
多旋翼飞行器布局原理
多旋翼飞行器的气动布 局
X型多旋翼飞行器
x型的6旋翼、8旋翼
作为多旋翼中最基础也是最常见的气动布局具有。x型4旋翼的特性的同时，还拥有比4旋翼更好的结构 由于其优异的性能与简单的结构，深受众多承载多重量以及冗余度等性质，深受航拍、影视行业用户
按平台类 型
按平台 类型
直升 机
直升机飞行器是由一个或者两 个主旋翼提供升力的垂直起降 型飞行器。是不稳定系统，升 空之后如果不施加控制，飞行 器无法保持飞行稳定。从飞行 控制来讲直升机属于完整驱动 系统，可以自由调整姿态。
直升机飞行器的特点是可垂直 起降、无需跑道、地形适应能 力强，缺点是机械结构复杂、 维护成本高、续航及速度都低 于固定翼飞行器。
无人飞行器概述
无人飞行器的分
用途
类
CO
N
重量
平台类型
TENT S
民用
民用无人机可分为航 拍影视 类无人飞行器、巡查/监 视无人飞行器、农用无人 飞行器、气象无人飞行器、 勘探无人飞行器以及测绘 无人飞行器等。
按用途 分
军用
军用无人机可分 为侦察无人机，诱饵 无人机，电子对抗无 人机，攻击无人机， 战斗无人机等
多旋翼无人飞行器系统：飞行器平台（机架）、飞控系统、动力系统、任务设备
通讯链路天空端、通讯链路地面端共同构成。
飞行器平台：整个机身，它提供了飞行器的基本框架，装载各种设备、电池乃至其他 动力系统：电机、电子调速器、螺旋桨、电池、充电器共同构成，为整个飞行器提供 任务设备：多旋翼无人机实施具体功能的载体，在不同作用的飞行器上其任务设备也 控制系统：由显示系统、操作系统构成
多旋 翼
多旋翼飞行器是指一种，一般称之 为多旋翼飞行器，多旋翼飞行器属于不 稳定系统，其在飞行及悬停过程中无法 实现自稳定；同时，多旋翼飞行器也不 是完整驱动系统。所以多旋翼飞行器自 身的稳定性在三种主要的飞行器当中是 最低的，其正常的飞行必须借助自稳定 系统的辅助。 多旋翼飞行器的特点是能够实现垂直起 降，并且自身机械结构简单，无机械磨 损；缺点是其续航及载重在三种飞行器 当中是最低的。
多旋翼飞行器的气动布 局
多旋翼飞行器的H气动 布局 与X 型机架气动布局相 似，但优点在于通常被 设计为折叠结构，故同 时拥有 X 型布局的优 点，且容易折叠，体积 较小。因此受到广泛的 青睐。
x型的6旋翼、8旋翼
具有x型4旋翼的特性的同时，还拥有比4旋翼更好的结构 承载重量以及冗余度等性质，深受航拍、影视行业用户
多旋翼飞行器的 控制
一般情况下，多旋翼飞行器可以通过 调节不同电机的转速来实现4个方向上的 运动，分别为：垂直、俯仰、横滚和偏航。
多旋翼飞行器的基本控 制操作
目前主要有两种操作方式比较常用，分别是美国手与日本手。美国手 偏航与油门，右边是横滚与俯仰；日本手左边是偏航与俯仰，右边是横滚
多旋翼飞行器的系统构成
理论上桨叶越大气动效 率越高，从这个角度中 大型多旋翼飞行器也应 采用四轴设计，但是因 为四旋翼没有动力冗余， 而六旋翼的设计实现了 动力冗余，六旋翼在出 现一个电机停转的情况 下依然可将飞行器安全 降落。所以在中大型轴 距的多旋翼飞行器多采 用六轴结构。
多旋翼飞行器的结构布 局
更大型的多旋翼飞行器 可能会采用更多轴数的 设计，例如 8 轴、16 轴，甚至还有更高轴数 的设计，这里就不一一 进行累述。
按重量 分
微型：小于等于 7KG
轻型：大于7KG， 小于等于160kg.
小型：小于等于 5700KG
大型：大于 5700KG
固定 翼
固定翼飞行器，是飞机机翼相对固 定无需旋转，靠经过机翼的气流提供升 力的飞行器类型。也是世界上保有量最 大的载人飞行器。 固定翼飞行器是自稳定系统，也是完整 驱动系统，它在任何状态下都可以自由 调整姿态，并且能够保持住当前状态。 固定翼飞行器的优点是在三类飞行器里 续航时间最长、飞行效率最高、载荷最 大、飞行稳定性高，缺点是起飞的时候 必须要助跑或者借助器械弹射，降落的 时候必须要滑行或者是利用降落伞降落 。
多旋翼飞行器的结构布 局
四旋翼是结构简单、飞 行效率相对高效的一种 常见多旋翼结构，也是 目前市场上保有量最大 的多旋翼飞行器类型。 四旋翼玩具、小型航拍 机一般都选用该结构。 但是要注意的是，四旋 翼没有动力冗余，任何 一个电机出现问题停转， 飞行器都将无法控制而 摔机。
多旋翼飞行器的结构布 局
多旋翼飞行器的飞行原 理
多旋翼飞行器是 通过调节多个电 机转速来改变螺 旋桨转速，实现 升力的变化，进 而达到控制飞行 姿态的目的。
以四旋翼飞行器为例，电机 逆时针旋转的同时，电机2和电机4 旋转，因此飞行器平衡飞行时，陀 和空气动力扭矩效应全被抵消。
陀螺效应：就是物体转动时的离心 保持平衡。
空气动力扭矩效应是气动面的反向作用 螺旋桨会对机身产生反向力。
旋翼爱好者的喜爱。
多旋翼飞行器的气动布 局
十型多旋翼 最早出现的一种多旋翼气动布局 之一。因其气动布局简单，便于 简化飞控算法的开发。但由于其 构造，导致飞行器航拍时前行会 导致正前方螺旋桨进入画面造成
x型的6旋翼、8旋翼
具有x型4旋翼的特性的同时，还拥有比4旋翼更好的结构 承载重量以及冗余度等性质，深受航拍、影视行业用户
按平台类 型
多旋翼飞行器的发展
2005 年初步出现的多旋翼飞行器往往还是以玩具的形式出现在市场， 无法承担更多实际的作用，随着深圳市大疆创新科技有限公司不断推出 更简单实用的新型多旋翼飞行器，多旋翼飞行器市场在 2013 后迅速爆 发。发展至今，多旋翼无人飞行器已经广泛应用在航拍、影视、农业、 电力等方方面面改变着人们的生活。
综合 比较
固定翼>直升机>多旋翼
续航 和载 重
起降 便利
多旋翼=直升机>固 定翼
多旋翼>固定翼>直升
操作 难易
可靠 性
多旋翼>直升机>固 定翼
多旋翼飞行器布局原理
多旋翼飞行器的气动布 局
X型多旋翼飞行器
x型的6旋翼、8旋翼
作为多旋翼中最基础也是最常见的气动布局具有。x型4旋翼的特性的同时，还拥有比4旋翼更好的结构 由于其优异的性能与简单的结构，深受众多承载多重量以及冗余度等性质，深受航拍、影视行业用户
按平台类 型
按平台 类型
直升 机
直升机飞行器是由一个或者两 个主旋翼提供升力的垂直起降 型飞行器。是不稳定系统，升 空之后如果不施加控制，飞行 器无法保持飞行稳定。从飞行 控制来讲直升机属于完整驱动 系统，可以自由调整姿态。
直升机飞行器的特点是可垂直 起降、无需跑道、地形适应能 力强，缺点是机械结构复杂、 维护成本高、续航及速度都低 于固定翼飞行器。
无人飞行器概述
无人飞行器的分
用途
类
CO
N
重量
平台类型
TENT S
民用
民用无人机可分为航 拍影视 类无人飞行器、巡查/监 视无人飞行器、农用无人 飞行器、气象无人飞行器、 勘探无人飞行器以及测绘 无人飞行器等。
按用途 分
军用
军用无人机可分 为侦察无人机，诱饵 无人机，电子对抗无 人机，攻击无人机， 战斗无人机等
多旋翼无人飞行器系统：飞行器平台（机架）、飞控系统、动力系统、任务设备
通讯链路天空端、通讯链路地面端共同构成。
飞行器平台：整个机身，它提供了飞行器的基本框架，装载各种设备、电池乃至其他 动力系统：电机、电子调速器、螺旋桨、电池、充电器共同构成，为整个飞行器提供 任务设备：多旋翼无人机实施具体功能的载体，在不同作用的飞行器上其任务设备也 控制系统：由显示系统、操作系统构成
多旋 翼
多旋翼飞行器是指一种，一般称之 为多旋翼飞行器，多旋翼飞行器属于不 稳定系统，其在飞行及悬停过程中无法 实现自稳定；同时，多旋翼飞行器也不 是完整驱动系统。所以多旋翼飞行器自 身的稳定性在三种主要的飞行器当中是 最低的，其正常的飞行必须借助自稳定 系统的辅助。 多旋翼飞行器的特点是能够实现垂直起 降，并且自身机械结构简单，无机械磨 损；缺点是其续航及载重在三种飞行器 当中是最低的。
多旋翼飞行器的气动布 局
多旋翼飞行器的H气动 布局 与X 型机架气动布局相 似，但优点在于通常被 设计为折叠结构，故同 时拥有 X 型布局的优 点，且容易折叠，体积 较小。因此受到广泛的 青睐。
x型的6旋翼、8旋翼
具有x型4旋翼的特性的同时，还拥有比4旋翼更好的结构 承载重量以及冗余度等性质，深受航拍、影视行业用户