多旋翼无人机技术基础课件9讲课教案
文档多旋翼无人机技术基础PPT学习教案
会计学
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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。
与系统本身的物理性质（弹性和惯性）有关，故称为系统
的固有频率。
（2）刚度相同的两个单自由度系统，其固有频率随质量的增
大而减小；质量相同的两个系统，其固有频率随系统刚度
的增大而增大。
（3）系统的初始条件对系统固有频率没有影响，而振幅X与初
相位φ均由初始条件决定。振幅和初相位都决定于初始条件，
这是自由振动的共同特性。
M pj
I pj
) 2
式中lpj、Mpj、Ipj分别为挥舞铰外伸量、绕挥舞铰的质量静矩及惯矩。
R l pj
mxdx
M pj
0
R l pj
I pj
mx
2
dx
0
当挥舞铰外伸量lpj=0时（中心铰），如翘翘板式旋翼，ωβ0=1Ω。当挥舞铰
外伸量lpj>0时，由于构造上的限制，挥舞铰外伸量不可能太大，即使是
频率，表示频率f的2π倍，单位为弧度/秒(rad/s)；T=1/f为周
期
ω0=2πf=2π/T
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简谐振动复数表示方法
根据复数的矢量表示法，在复平面上的一个复数Z代表该复平面(Re，
Im)上的一个矢量，如图矢量0P所示。图中Re表示实轴，Im表示虚轴，
矢量的模就是复数Z的模A，其位置由复角θ确定。如果矢量0P绕0点以等
多旋翼无人机教案
哈尔滨四通技工学校第三教学站延寿农民工综合培训学校多旋翼无人机操作教案二0一七春季生课程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东（航拍无人机）（固定翼无人机）学员对无人机的用途很有兴趣程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东（无人机的组成及构造）2、机架：机架是指多旋翼飞行器的机身架，是整个飞行系统的飞行载体。
一般使用高强度重量轻的材料，例如碳纤维、PA66+30GF等材料。
3、电机是由电动机主体和驱动器组成，是一种课程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东变螺旋桨转速，实现升力的变化，进而达到飞行姿态控制的目的。
2、以四旋翼飞行器为例，飞行原理如下图所示，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，因此飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应全被抵消。
与传统的直升机相比，四旋翼飞行器的优势：各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。
3、垂直运动，即升降控制，在图（a）中，两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当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。
保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。
4、俯仰运动，即前后控制，在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。
为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速该变量的大小应相等。
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轴课程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东课程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东课程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东课程名称：多旋翼无人机操作基础授课教师: 张海东点，最新版本为RealFlight Generation7。
多旋翼无人机教案设计课程
哈尔滨四通技工学校第三教学站延寿农民工综合培训学校多旋翼无人机操作教案二0一七春季生便，稳定性高且携带方便。
常见的多旋翼飞行器。
3、四旋翼，六旋翼和八旋翼，被广泛用于影视航拍、安全监控、农业植保、电力巡线等领域（多旋翼无人机）（航拍无人机）（固定翼无人机）课程后记学员对无人机的用途很有兴趣（无人机的组成及构造）2、机架：机架是指多旋翼飞行器的机身架，是整个飞行系统的飞行载体。
一般使用高强度重量轻的材料，例如碳纤维、PA66+30GF等材料。
3、电机是由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
在整个飞行系统中，起到提供动力的作用。
4、电调全称电子调速器，英文electronic speed controller,简称ESC。
在整个飞行系统中，电调主要提供驱动电机的指令，来控制电机，完成规定的速度和动作等。
5、电池是将化学能转化成电能的装置。
在整个气动力扭矩效应全被抵消。
与传统的直升机相比，四旋翼飞行器的优势：各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。
3、垂直运动，即升降控制，在图（a）中，两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当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。
保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。
4、俯仰运动，即前后控制，在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。
为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速该变量的大小应相等。
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（方向如图所示），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。
多旋翼无人机技术基础课件9
多旋翼无人机设计要求
一项成功的设计，应满足多方面的要求。这些要求有社 会发展方面的，有产品性能、功能、质量、效益方面的， 也有使用要求或制造工艺要求，主要包括：
（1）社会发展要求 （2）安全性要求 （3）可靠性要求 （4）经济效益要求 （5）使用要求 （6）制造工艺要求
多旋翼无人机设计的基本原则
有翼式及复合式多旋翼无人机分析
提高正常型式多旋翼无人机的最大飞行速度主要受到三方面的限制， 即局部激波、气流分离及机体前倾，其中机体前倾对提高飞行速度的限制 最为严重。采用在正常式多旋翼无人机上安装辅助机翼的办法可以部分地 解决这些问题。在飞行速度较大时有翼式多旋翼无人机的机翼也提供了一 部分所需升力，从而减轻了旋翼的载荷。
（2）生产多旋翼无人机的方法和设备的工艺文件、设备清单和说明 书，回答怎样制造生产的问题。
（3）关于使用维护方面的技术文件，回答怎样正确使用多旋翼无人 机的问题。
多旋翼无人机设计工作要求
（1）要有明确的设计目标，并建立评估设计优劣的准则。 （2）要考虑主、客观条件，处理好各种关系。 （3）要有专门的设计机构，比较完善的试验、试制基地。
生产定型的工作内容
（1）申请生产定型的标准和要求
①具备成套批量生产条件、工艺符合国家有关产品质量管理规定，质 量稳定，不遗留质量问题。
②经试验和试用，产品性能达到批准设计定型时的要求。 ③生产与验收的各种图样、技术文件齐备。 ④配套设备及零部件、元器件、原材料、软件供货有保障。
（2）生产定型委员会审查验收
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
概念设计的工作内容
概念设计要求解决全局性的重大问题，因此必须深人、细 致和慎重地进行，要尽可能充分利用已有的经验，以求概念 设计作出的重大决策有坚实可靠的基础，避免以后出现不应 有的重大反复。概念设计的主要工作内容如下。
多旋翼无人机教(学)案课程
哈尔滨四通技工学校第三教学站延寿农民工综合培训学校多旋翼无人机操作教案二0一七春季生（多旋翼无人机）（航拍无人机）（固定翼无人机）学员对无人机的用途很有兴趣（无人机的组成及构造）2、机架：机架是指多旋翼飞行器的机身架.是整个飞行系统的飞行载体。
一般使用高强度重量轻的材料.例如碳纤维、PA66+30GF等材料。
3、电机是由电动机主体和驱动器组成.是一种气动力扭矩效应全被抵消。
与传统的直升机相比.四旋翼飞行器的优势：各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反.因此当电机1和电机3逆时针旋转时.电机2和电机4顺时针旋转.可以平衡旋翼对机身的反扭矩。
3、垂直运动.即升降控制.在图（a）中.两对电机转向相反.可以平衡其对机身的反扭矩.当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。
保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。
4、俯仰运动.即前后控制.在图（b）中.电机1的转速上升.电机3的转速下降.电机2、电机4的转速保持不变。
为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变.旋翼1与旋翼3转速该变量的大小应相等。
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（方向如图所示）.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。
最新版本为RealFlight Generation7。
、Reflex XTR 是老牌的德国模拟软件机的模拟练习.附带精选的26个飞行场景.一百多架各个厂家的直升机.一百多架各个厂家的固定翼部飞行录像。
4、AEROFLY是一款德国的模拟软件.象真度较高.适合中高级训练者使用.但价格昂贵.对电脑硬件要求较高。
多旋翼无人机教案
多旋翼无人机教案一、教学目标1. 了解多旋翼无人机的定义、分类和应用领域。
2. 掌握多旋翼无人机的基本组成和原理。
3. 学会多旋翼无人机的基本操作和飞行技巧。
4. 培养学生的创新意识和团队合作能力。
二、教学内容1. 多旋翼无人机的定义和分类2. 多旋翼无人机的基本组成3. 多旋翼无人机的原理和飞行原理4. 多旋翼无人机的操作方法和飞行技巧5. 多旋翼无人机的应用领域三、教学方法1. 讲授法：讲解多旋翼无人机的定义、分类、基本组成、原理、操作方法和应用领域。
2. 演示法：展示多旋翼无人机的实际飞行和操作过程。
3. 实践法：学生分组进行多旋翼无人机的实际操作和飞行练习。
4. 小组讨论法：学生分组讨论多旋翼无人机的创新应用和团队合作。
四、教学准备1. 教室内安装多媒体设备，用于展示图片和视频。
2. 准备多旋翼无人机模型或实物，用于演示和操作练习。
3. 准备相关教学资料和教材，用于学生学习和参考。
五、教学过程1. 导入：通过展示多旋翼无人机的实际飞行视频，引发学生的好奇心和兴趣。
2. 讲解：讲解多旋翼无人机的定义、分类、基本组成、原理、操作方法和应用领域。
3. 演示：展示多旋翼无人机的实际飞行和操作过程，让学生直观地了解其工作原理和操作方法。
4. 实践：学生分组进行多旋翼无人机的实际操作和飞行练习，巩固所学知识和技巧。
5. 讨论：学生分组讨论多旋翼无人机的创新应用和团队合作，激发学生的创新思维和团队合作能力。
6. 总结：对本次教学内容进行总结，强调多旋翼无人机的重要性和应用前景。
7. 作业：布置相关作业，让学生进一步巩固所学知识和技能。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问的方式检查学生对多旋翼无人机基本知识的掌握。
2. 操作练习：观察学生在实际操作多旋翼无人机时的表现，评估其操作技能。
3. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的参与程度以及提出的创新应用方案。
4. 作业完成情况：检查学生作业的完成质量，评估其对课堂内容的理解和应用能力。
多旋翼无人机教案课程
哈尔滨四通技工学校第三教学站延寿农民工综合培训学校多旋翼无人机操作教案二0一七春季生便，稳定性高且携带方便。
常见的多旋翼飞行器。
3、四旋翼，六旋翼和八旋翼，被广泛用于影视航拍、安全监控、农业植保、电力巡线等领域（多旋翼无人机）（航拍无人机）（固定翼无人机）课程后记学员对无人机的用途很有兴趣（无人机的组成及构造）2、机架：机架是指多旋翼飞行器的机身架，是整个飞行系统的飞行载体。
一般使用高强度重量轻的材料，例如碳纤维、PA66+30GF等材料。
3、电机是由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
在整个飞行系统中，起到提供动力的作用。
4、电调全称电子调速器，英文electronic speed controller,简称ESC。
在整个飞行系统中，电调主要提供驱动电机的指令，来控制电机，完成规定的速度和动作等。
5、电池是将化学能转化成电能的装置。
在整个气动力扭矩效应全被抵消。
与传统的直升机相比，四旋翼飞行器的优势：各个旋翼对机身所产生的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转时，电机2和电机4顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。
3、垂直运动，即升降控制，在图（a）中，两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当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。
保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。
4、俯仰运动，即前后控制，在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降，电机2、电机4的转速保持不变。
为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼1与旋翼3转速该变量的大小应相等。
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（方向如图所示），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。
多旋翼无人机入门实践 ppt课件
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主流机型样例
美国“火力侦察兵”无人机
美国“全球鹰”无人机
大疆“精灵”无人机
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多旋翼无人机构造
多旋翼飞行器主要由机架、电机、飞控和旋翼组成，为了满足实际飞行需要，一般还需要配备电池、遥控及航拍系统。
电机
电机是由电动机主体和驱动器组成，是一种 典型的机电一体化产品。在整个飞行系统中， 起到提供动力的作用。
多旋翼无人机入门实践
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目录
contents
01 基本组成 飞行原理 02
03 飞行控制系统 实操 04
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01
基本组成
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无人机机型分类
直升机、固定式和多旋翼的区别
直升机
固定式
旋翼式
单旋翼带尾桨的直升机，优点是 速度快，油动载重大，滞空时间 长，缺点是不易操作，巨大螺旋 桨杀伤力大，噪音重，适合专业 飞手用来大型设备的搭载。
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03
飞行控制系统
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飞行控制系统组成
飞行控制系统通过高效的控制算法内核，能够精准地感应并计算出飞行器的飞行姿态等数据，再通过主控制单元实现精准定位悬停和自主平稳飞行。
主控单元
主控单元是飞行控制系统的核心，通过它将 IMU、GPS指南针、遥控接收机等设备接入 飞行控制系统从而实现飞行器自主飞行功能
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。
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。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。