旋翼无人机系统

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无人机应用知识：无人机多旋翼控制系统分析与设计

无人机应用知识：无人机多旋翼控制系统分析与设计随着无人机技术的发展和应用领域的扩大，无人机控制系统及其相关技术已经成为无人机研究和应用中不可或缺的一部分。

本文旨在分析和探讨无人机多旋翼控制系统的基本原理、工作过程以及相关的设计方法和技巧。

一、多旋翼控制系统基本原理多旋翼无人机控制系统可以分为四个部分：传感器、控制器、执行机构和电源。

其中传感器负责获取无人机的运动状态数据，控制器则根据传感器数据计算出运动控制信号，执行机构负责根据控制信号对无人机进行控制，电源则提供控制系统和执行机构所需的能量。

在多旋翼控制系统中，最基本的控制方式是PID控制。

PID控制根据当前偏差量，即参考信号和实际输出的差值，通过比例积分微分计算出控制信号，然后输出给执行机构对无人机进行动态调整。

二、多旋翼控制系统工作过程在多旋翼无人机起飞时，传感器系统通过加速度计、陀螺仪等获取无人机的各项运动参数，控制器则根据这些传感器数据计算出控制信号，通过电调控制无人机电机工作，从而完成飞行动作。

控制器系统根据预设好的姿态角和控制策略计算出欲输出的控制信号，该控制信号会载波调制，以无线电的方式传输给无人机上面的电调（电调是用于调节电机的电压、电流和功率，控制电机加减速的装置），电调接收到控制信号后再将处理后的指令信号传递给电机，从而实现对无人机运动状态的调整。

三、多旋翼控制系统设计方法与技巧1、传感器选择：重要的无人机传感器包括加速度计、陀螺仪、罗盘等。

这些传感器需要具备高精度、高稳定性、低功耗等特点，才能保证控制系统的准确性和鲁棒性。

2、控制器算法优化：为了更好的控制无人机，需要考虑采用更加高效、准确的PID算法。

一般来说，需要优化参数、增加控制算法等方法来提升控制算法的性能。

3、执行机构选择：执行机构包括电机、电调等。

需要考虑其所需要的功率、重量、响应速度等因素，以及相关的信号输入接口和管理软件等因素，才能满足无人机的特定需求。

4、系统稳定性：为了保证无人机控制系统的稳定性，需要对传感器、控制器和执行机构等部分进行调试和验证。

浅谈多旋翼无人机避障系统

浅谈多旋翼无人机避障系统1. 引言1.1 多旋翼无人机简介多旋翼无人机是一种以多个旋翼为主要推进装置的无人驾驶飞行器。

相比传统固定翼飞机，多旋翼无人机更为灵活多变，能够实现垂直起降和定点悬停等特殊飞行动作。

这种飞行器在军事、民用和科研领域有着广泛的应用。

多旋翼无人机不仅可以用于侦察、监测、搜救等任务，还可以用于航拍、地形测绘、农业喷洒等民用领域。

多旋翼无人机的工作原理是通过控制不同旋翼的转速实现飞行方向的调节。

通常，多旋翼无人机的旋翼数量在四个以上，最常见的为四旋翼和六旋翼。

这些旋翼通常由无刷电机驱动，可根据飞行任务的需要搭载各种传感器和设备。

多旋翼无人机的简单设计和易操作性使得它成为了无人机市场中的主力产品之一。

随着无人机技术的不断发展，多旋翼无人机的避障系统也日益完善，为其在复杂环境下的应用提供了更大的可能性。

1.2 避障系统概述避障系统是多旋翼无人机中至关重要的部分，其作用是保证无人机在飞行过程中能够避开障碍物，保证飞行的安全性和稳定性。

随着无人机技术的不断发展，避障系统也在不断改进和完善。

在避障系统中，传感器技术扮演着至关重要的角色，通过传感器对周围环境进行实时监测和感知，为无人机提供必要的信息，帮助其做出正确的飞行决策。

除了传感器技术，机载计算能力也是影响多旋翼无人机避障性能的重要因素。

机载计算能力的提升能够帮助无人机更快速地做出决策，提高避障的效率和准确性。

避障算法的研究也是避障系统中的关键内容，不断优化和改进避障算法能够使无人机更加灵活和智能地躲避障碍物。

避障系统是多旋翼无人机中不可或缺的一部分，其不仅关乎飞行安全和稳定性，也是无人机智能化和自主化的重要体现。

随着技术的不断进步和发展，多旋翼无人机的避障系统也将会不断提升和完善，为无人机的应用领域带来更广阔的发展空间。

2. 正文2.1 传感器技术在多旋翼无人机避障中的应用传感器技术在多旋翼无人机避障中的应用是非常关键的。

传感器可以实时获取周围环境的信息，包括距离、位置、速度等数据，为无人机提供准确的导航和避障能力。

无人旋翼直升机概述

无人旋翼直升机概述一、引言无人机是一种配备必要的数据处理单元、传感器、自动控制和通信系统的飞机，能够在没有飞行员的情况下执行自主飞行任务。

在过去的几十年里，无人驾驶飞机以其成本相对低廉、体积小、灵活性和机动性强等独特特点受到了人们的广泛关注，并取得了巨大的进展，在军事和民用领域得到了广泛的应用。

例如：使用无人机摧毁战场上的防空设施，以及在危险环境中搜索和救援受害者。

在传感器、制造和通信技术等相关领域的快速发展和推动下，无人机比以往任何时候都增长得更快、更智能，逐渐成为人类不可缺少的助手。

根据外形及几何模型，无人机可以分为固定翼飞行器、旋翼飞行器、扑翼飞行器及混合翼飞行器等。

其中，前两种类型航空器常用于遂行作战、搜救任务和科学研究中，而扑翼型航空器一直在学术界备受关注，近十年来已经取得了一些初步进展，混合翼航空器目前仍处于初始和概念开发阶段。

在本文中，重点研究旋翼无人机，旋翼无人机具有独特的盘旋能力，这使它成为在有限区域内应用的最佳选择。

通过介绍旋翼无人的历史发展，结构组成（即硬件结构、软件集成、空气动力学建模和飞行控制律设计）以及旋翼无人机在军事和民用领域的一些应用实例，并得出相应结论，指出了相关领域未来可能的研究与发展方向。

二、旋翼无人机历史发展自从1941年 Igor Sikorsky建造了第一架全尺寸直升机以来，人们进行了许多尝试，以缩小其尺寸并实现完全自主飞行。

1968年， Dieter Schluter制造了第一架具有足够操纵性的业余直升机。

卡万公司在1974年结合了贝尔和希勒的旋翼设计概念，并在1978年分别安装了偏航速率陀螺，进一步提高了飞机的飞行性能。

这样的配置很快被大多数航空模型制造商采纳为标准，用于大规模生产。

在20世纪80年代早期，成熟的直升机模型已经在世界各地的爱好商店中可以买到。

20世纪80年代，嵌入式系统技术和微电子机械系统(MEMS)技术的进步使建造一种轻型但功能强大的航空电子系统成为可能，该系统集成了所有必要的数据处理单元、传感器和无线通信设备，安装在一架直升机上。

多旋翼无人机系统的组成

从而完成前后左右高低上下的飞行动作，而电
池负责供电，机架将所有的零件固定在一起。下面以大疆筋斗云DJI S1000+为例进行介绍。
1．机身和起落架图2.3 DJI S1000+飞行器
机身由中心板、机臂（包含电机、电调和螺旋桨）、智能起落架等组成。
图2.4 DJI S1000+飞行器中心板
• 专业多旋翼航拍飞行器的机身和起落架多用强度高而重量轻的碳纤维复合材料制作。
• 无刷电机的一个重要参数是KV值，它是指电机输入电压每提高1伏特，电机空载转速提高的量。例如大疆的DJI 4114电机的KV值是 400prm/V，即说明电机空载情况下加1伏特电压转速为每分钟400转，2伏特电压每分钟800 转，依此类推。同型号电机(比如都是4114)低 KV值比高KV值提供的扭力大，类似于汽车一挡的速度虽然慢，但是爬坡更容易。但是低KV值需要配大螺旋桨，如果搭配不合适会造成严重的反扭现象。另外，像电机重量、最大拉力、最大起飞重量等也是无刷电机重要参数。
• 外转子无刷电机的命名原则，各个厂家有所不同，有以电机定子的直径和高度来命名，也有以电机的直径和高度来命名。多旋翼无人机所用的电机大多都是以电机定子的直径与高度来命名。例如大疆的DJI 4114电机，指的是该电机定子直径41MM，定子高度14MM。
图2.7 DJI 4114电机和桨夹
图2.8 无刷电机定子和转子
图2.10 桨叶的剖面和飞机机翼的升力原理
图2.11 两叶浆和三叶浆
• 螺旋桨有2、3或4个桨叶,一般桨叶数目越多吸收功率越大。多旋翼飞行器的螺旋桨一般使用两叶浆，同电机类似，螺旋桨也有如8045, 9047等4位数字标示，前面2位代表螺旋桨的直径，也就是长度，单位是英寸。但是要注意，9047是直径9英寸螺旋浆，而1045是直径10英寸螺旋浆。后面两位数是指几何螺距，螺距原指螺纹上相邻两牙对应点之间的轴向距离，可以理解为螺丝转动一圈前进的距离。而螺旋桨的螺距是螺旋桨在固体介质内无摩擦旋转一周所前进的距离。简单来说可以理解为螺旋桨桨叶的“倾斜度”，螺距标称越大倾斜度越大。螺旋桨长度和螺距越大，所需要的电机或发动机级别就越大。螺旋桨的长度越大，某种程度上能够保证飞机俯仰稳定性越高，螺距越大飞行速度越快。四轴飞行器为了抵消螺旋桨的自旋，相邻的螺旋桨旋转旋转的叫正桨（CW）、逆时针旋转的是反桨（CCW）。安装的时候一定记得无论正反桨有字的一面是向上的。

四旋翼飞行器无人机结构和原理

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 1.1所示。

2.工作原理四旋翼飞行‎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的转速不‎变，则可使机身‎绕x 轴旋转（正向和反向‎），实现飞行器‎的滚转运动‎。

多旋翼无人机系统组成6

6. 电池多旋翼无人机上用的电池为锂聚合物电池 ( Li-polymer，又称高分子锂电池)，一般简称为锂电。

锂聚合物电池具有能量密度高、小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性和低成本等多种明显优势，是一种新型电池。

在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成各种形状与容量的电池，外包装为铝塑包装，有别于液态锂电的金属外壳，内部质量隐患可立即通过外包装变形而显示出来，比如鼓胀。

下面就以一块22.2V，10000mAh航拍动力电池为例说明，它一般是由6片额定电压为3.7V、容量10000mAh锂电芯串联而成，即常说的6S1P。

也可以是6S2P，即由12片5000mAh的电池并联加串联组成的。

这里要说明的是，6S1P要比6S2P 安全系数要高，因为1P要比2P的结构简单一倍，当然1P价格也要更高。

图2.21 22.2V，10000mAh航拍电池无人机用锂电中，单片电芯电压3.7V是额定电压，是从平均工作电压获得。

单片锂电芯的买际电压为2.75-4.2V，锂电上标示的电容量是4.2V放电至2.75V 所获得的电量，例如容量为10000mAh的电池如果以10000mA的电流放电可持续放电1小时，如果以5000mA电流放电则可以持续放电2小时。

锂电必须保持在2.75-4.2V这个电压范围内使用。

如电压低于2.75V则属于过度放电，锂电会膨胀，内部的化学液体会结晶，这些结晶有可能会刺穿内部结构层造成短路，甚至会让锂电电压变为零。

充电时单片电压高于4.2V属于过度充电，内部化学反应过于激烈，锂电会鼓气膨胀，若继续充电会膨胀、燃烧。

所以一定要用符合安全标准的正规充电器对电池进行充电，同时严禁对充电器进行私自改装，这可能会造成很严重的后果。

多旋翼无人机基础知识二

多旋翼无人机的组成1.光流定位系统光流（optic flow），从本质上说，就是我们在三维空间中视觉感应可以感觉到的运动模式，即光线的流动。

例如，当我们坐在车上的时候往窗外观看，可以看到外面的物体，树木，房屋不断的后退运动，这种运动模式是物体表面在一个视角下由视觉感应器（人眼或者摄像头等）感应到的物体与背景之间的相对位移。

光流系统不但可以提供物体相对的位移速度，还可以提供一定的角度信息。

而相对位移的速度信息可以通过积分获得相对位置信息2. 全球卫星导航系统GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制并组建的卫星系统，可以利用导航卫星进行目标的测距和测速，具备在全球任何位置进行实时的三维导航定位的能力，是目前应用最广泛的精密导航定位系统北斗系统是中国为了实现区域及全球卫星导航定位系统的自主权与主导地位而建设的一套卫星定位系统，用于航空航天、交通运输、资源勘探、安防监管等导航定位服务。

北斗系统采用5颗静止同步轨道卫星和30颗非同步轨道卫星组成，是中国独立自主研制建设的新一代卫星导航系统。

GLONASS是俄罗斯在前苏联时期建立的卫星定位系统，但由于缺乏资金维护，目前系统的可用卫星从最初的24颗卫星减少到2015年的17颗可用在轨卫星，导致系统的可用性和定位精度逐步的下降。

欧盟的伽利略导航卫星系统是由欧洲自主、独立的民用全球卫星导航系统，不过目前为止该系统还只是计划方案，计划总共包含27颗工作卫星，3颗为候补卫星，此外还包含2个地面控制中心，但由于该计划由欧盟共同经营，同时与内部私企合营，各部分利益难以平衡，计划实施则一再推迟，目前还无法独立使用。

3.高度计由于全球定位系统GNSS的缺陷，它的高度信息极为不准确，通常偏差达几十米甚至更大，无人机系统的高度测量需要额外的设备来辅助测量。

常用的高度传感器主要包含超声波传感器和气压高度传感器，此外还有激光高度计和微波雷达高度计等。

气压高度计的原理是地球上测量的大气压力在一定方位内是与相对海拔高度呈现对应关系的。

描述旋翼无人机的组成部分及功能

描述旋翼无人机的组成部分及功能旋翼无人机是一种通过旋转主要机翼来提供升力和推进力的飞行器。

它由多个重要的组成部分组成，每个部分都扮演着不同的角色，保证了无人机的正常运行和实现各种功能。

1. 机身：机身是无人机的主要结构，承载着其他组件。

它通常由轻质材料（如碳纤维）制成，以提高无人机的飞行性能和耐久性。

2. 旋翼系统：旋翼系统是无人机最重要的组成部分之一，由旋翼和马达组成。

旋翼通过快速旋转产生升力，并提供飞行所需的推进力。

旋翼可分为固定翼旋翼和可变旋翼两种类型，前者适用于高速飞行，后者适用于垂直起降和悬停。

3. 电力系统：电力系统是无人机的动力来源，包括电池、电机和电调等组件。

电池提供电能，电机转化电能为机械能，电调控制电机的转速和力度。

电力系统的设计和选型对无人机的飞行时间和性能有重要影响。

4. 控制系统：控制系统是无人机飞行和操纵的核心。

它包括飞行控制器、传感器和遥控器等组件。

飞行控制器接收来自传感器的数据，通过算法计算出合适的控制指令，控制旋翼的转速和姿态，实现飞行的稳定性和精确性。

5. 传感器：传感器是无人机的感知器官，用于感知周围环境和获取飞行状态信息。

常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、罗盘、气压计和GPS等。

它们提供数据给飞行控制器，用于判断飞行姿态、高度、位置和速度等参数。

6. 通信系统：通信系统用于无人机与地面控制站或其他飞行器之间的通信。

它可以通过无线电波或卫星信号传输控制指令和图像等数据。

通信系统为无人机提供了遥控和遥视能力，同时也是实现多机编队飞行和协同操作的基础。

综上所述，旋翼无人机的组成部分包括机身、旋翼系统、电力系统、控制系统、传感器和通信系统。

这些部分的协同工作使得无人机能够实现稳定飞行、精确操纵和环境感知等功能，广泛应用于航拍、物流、农业等领域。

多旋翼无人机动力系统各器件的功能

多旋翼无人机动力系统各器件的功能多旋翼无人机动力系统是无人机的核心部分，由多个器件组成，各具不同功能。

下面将分别介绍多旋翼无人机动力系统中各个器件的功能。

1. 电机（Motor）电机是多旋翼无人机动力系统的关键组件之一，主要负责提供动力。

电机通过转动螺旋桨产生的推力，使无人机能够在空中飞行。

根据无人机的大小和载重要求，电机的功率和转速可以有所不同。

2. 螺旋桨（Propeller）螺旋桨是将电机的动力转化为推力的装置。

它通过旋转产生气流，从而推动无人机向前飞行或保持平衡。

螺旋桨的形状和材料也会影响无人机的性能和稳定性。

3. 电调（Electronic Speed Controller，ESC）电调是无人机动力系统中的控制装置，用于调节电机的转速和功率。

通过接收飞控系统发送的指令，电调可以控制电机的转速，从而控制无人机的飞行姿态和速度。

4. 电池（Battery）电池是无人机动力系统的能量来源，提供给电机和其他电子设备所需的电能。

电池的容量和电压决定了无人机的续航能力和飞行时间。

不同类型的电池（如锂电池、聚合物电池等）具有不同的特性和适用场景。

5. 电源管理系统（Power Distribution Board，PDB）电源管理系统用于管理和分配电能，将电池的电能供给给各个部件。

它通常包括电源输入接口、分配电路和电源输出接口等。

通过电源管理系统，可以确保各个部件能够正常工作，并提供电流和电压保护功能。

6. 电源滤波器（Power Filter）电源滤波器用于过滤电源中的干扰和噪音，保证无人机系统能够正常运行。

它可以减少电源波动对其他电子设备的影响，并提高系统的稳定性和可靠性。

7. 传感器（Sensors）传感器在无人机动力系统中起到感知和监测的作用。

常见的传感器包括加速度计、陀螺仪、罗盘等。

它们可以测量无人机的姿态、速度、方向等参数，并将这些信息传输给飞控系统，从而实现无人机的自动控制和稳定飞行。

无人机飞行原理-第06章单旋翼无人机构造

□稳定杆有3种不同形式（贝尔式、希勒式、贝尔-希勒式），分别称之为贝尔稳定系统、希勒稳定系统和贝尔-希勒系统。
□贝尔稳定系统是通过安装阻尼器减小外力的影响，后来发展为采用小桨代替阻尼器和配重，称之为希勒稳定系统。目前，将考虑前两种稳定系统的优点设计为贝尔希勒稳定系统。
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6.2 直升机的组成
□（1）贝尔稳定系统（Bell control system）这是最简单的飞杆形式，飞杆两端各有配重，垂直于旋翼桨叶安装，并通过机械摇杆连接到斜盘和桨叶连杆上。由于飞杆的控制作用限制了周期变距的控制权限，所以将飞杆称为平衡杆
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6.3 涉及的基本概念
√旋翼工作状态参数
□旋翼直径D和半径R □桨盘面积（Disc area） □桨盘载荷（Disc loading） □旋翼实度（Solidity Ratio） □旋翼转速和角速度 □旋翼迎角（Rotor AoA） □翼锥角（Coning angle） □前进比（Advanced Ratio）
➢无人直升机（unmanned helicopter）：具有一个或两个旋翼，能垂直起降、自由悬停的无人驾驶航空器。（出自GA/T 1411.1— 2017）
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第6章单旋翼无人机构造
√无人直升机（Unmanned Helicopter，UMH）是一种由动力驱动，机上无人驾驶的航空器，是无人机中的重要一类。这种带旋翼无人机在构造形式上属于旋翼飞行器，在功能上属于垂直起降飞行器，可以由无线电地面遥控飞行或/和自主控制飞行的可垂直起降的飞行器。按照旋翼数量可以将无人直升机分为单旋翼无人机和多旋翼无人机。
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6.2 直升机的组成
√桨叶
□旋翼桨叶一般会采用新材料、改进桨叶形状和新翼型来提高其性能，一般采用矩形桨叶、梯形桨叶、混合梯形桨叶和桨尖后掠桨叶等。

多旋翼无人机系统组成5

5. 飞行控制器
无人机之所以能够在空中自主飞行，就是因为无人机也和人类一样，也拥有一个大脑，那就是无人机的核心-飞控，也称自驾仪。

有了这套自驾仪，通过地面端的电脑或者手机就可以控制一架飞机自主起飞、自主导航、自主降落了。

（1）飞行控制原理。

飞行控制器简称飞控，飞控内部由一些传感器和多块单片机构成。

现在的飞控内部使用的都是由三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器和气压计组成的一个IMU（（Inertial measurement unit），也称惯性测量单元。

三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴地磁传感器中的三轴指的就是飞机左右、前后、垂直方向上这三个轴，一般都用XYZ来代表。

X轴叫做横滚轴，Y轴叫做偏航轴，是Z轴叫做俯仰轴。

图2.13 飞机的三个运动轴
我们都知道，陀螺在不转动的情况下它很难站在地上，只有转动起来了，它才会站立在地上，或者说自行车，轮子越大越重的车子就越稳定，转弯的时候明显能够感觉到一股阻力，这就是陀螺效应，根据陀螺效应，人们发明出陀螺仪。

最早的陀螺仪是一个高速旋转的陀螺，通过三个灵活的轴将这个陀螺固定在一个框架中，无论外部框架怎么转动，中间高速旋转的陀螺始终保持一个姿态。

通过三个轴上的传感器就能够计算出外部框架旋转的度数等数据。

图2.14 三轴陀螺仪示意图。

小型旋翼无人机技术综述,优云UBOX代飞

⼩型旋翼⽆⼈机技术综述,优云UBOX代飞⼩型旋翼⽆⼈机技术综述，优云UBOX代飞1.1 ⼩型旋翼⽆⼈机简介⼩型旋翼⽆⼈机是⼀种具有旋翼结构,由⽆线电遥控的微机电系统集成的⼩型不载⼈飞⾏器。

⼩型旋翼⽆⼈机能够在飞⾏过程中实现垂直起降、⾃由悬停,具备⾃主飞⾏和着陆能⼒。

⼩型旋翼⽆⼈机根据旋翼的数量,分为单旋翼⽆⼈机和多旋翼⽆⼈机。

单旋翼⽆⼈机的结构类似于直升机,其特点是续航较为持久。

⽽多旋翼⽆⼈机⼜分为三旋翼、四旋翼、六旋翼、⼋旋翼等,相对于单旋翼,多旋翼⽆⼈机更为灵活稳定,载重能⼒更强,操作相对简单,所以得到了更加⼴泛的应⽤。

通过搭载不同的设备,⼩型旋翼⽆⼈机可实现在各⾏业中的多种应⽤:搭载相机,可⽤于航空拍摄、电路巡线、⾼空监控、电影拍摄等;搭载农药等农业设备,可⽤于农业植保;搭载测绘仪器,可⽤于地理勘测、地图绘制等;搭载救援物资,可⽤于⼈道主义救援及物资运送;搭载包裹和信件,可实现精准的⽆⼈快递送货(民航局⽆⼈机云执照到期免试换证，优云UBOX代飞100⼩时）。

“唯(维、惟)”是句⾸，句中语⽓词。

[4]210如果⽤在判断句中，则帮助表⽰判断。

[4]210-211上博楚简三篇中“唯(维、惟)”皆为⽤于句⾸、句中的语⽓词。

共14例。

如：1.2 ⼩型旋翼⽆⼈机的发展和现状旋翼式飞机最早出现于20世纪初期,但在当时并没有受到⼈们的重视,只是在军事上有⼩规模的应⽤⽽已。

在20世纪90年代后,随着微机电系统的发展逐渐成熟,⼩型⾃动控制器成为现实,但由于单⽚机的运算速度有限,直到2005年,稳定的⼩型旋翼⽆⼈机才被正式开发出来。

随后,⼩型旋翼⽆⼈机的开始进⼊⼈们的⽣活,随着应⽤领域的拓宽,⼩型旋翼⽆⼈机的发展在2013年进⼊爆发期,国内外的⼀⼤批创业公司和投资者疯狂进⼊,市场规模越来越⼤。

典型的MS/RS主要由⾼密度存储货架、提升机、多层穿梭车、轨道、控制系统和仓储管理系统(Warehouse Management System，WMS)构成。

四旋翼无人机电机驱动系统设计说明书

8th International Conference on Social Network, Communication and Education (SNCE 2018)Design of Motor Drive System for Four Rotor Unmanned Aerial VehicleLi Li a , Xin Liu b and Yang Zhao c*Department of Mechanical and Electrical Engineering, Guangdong University of Science &Technology, Dongguan, Chinaa***************,b****************,c********************* The Corresponding A uthorKeywords: Motor drive system; Four rotor; Unmanned aerial vehicle; Minimum systemAbstract. The motor drive system is a servo mechanism to control the four rotor UAV (unmanned aerial vehicle) system, and it is also a key component to control the attitude and trajectory of UAV. Its performance directly affects the performance and safety of the flight control system. The working principle of the system is that the motor drive control signal can receive output of flight control computer and convert into current signal to coordinate control of four motor speed, thus the attitude and action of four rotor UAV flight are changed, and the mission set by the operator is completed to control the smooth flight of UAV.IntroductionIn recent years, with the development of electronic technology, multiple rotor unmanned aerial vehicle (UAV) are brought to the attention of the various countries in the field of civil and military fields because of its concealment and motor ability, low costs of manufacturing and maintenance and widely application[1-3].In the production of UAV, not only electric energy is used, but also diesel power can be used, so there are two driving modes: oil driven and electric drive[4-5]. The power of the oil driven mode is more powerful. It is suitable for large aero models. The general aviation model only needs lithium polymer battery[6]. In the electric model, the motor drive device is mainly used in two aspects: the model of vehicle and the model of aviation[7-8]. The motor driving device used in the aero model is mostly sensorless. Compared with the motor driving device used in the vehicle model, it is not only light weight, small volume, small internal resistance, and the starting current and starting torque are smaller, but also the price is cheaper.The four rotor UAV is powered by four motors, and the rotor symmetry is distributed in the body before and after the four direction by adjusting the motor speed control system under actuated flight. Four rotors are at the same height and radius of plane, and the structure of four rotors are the same before and after the two motor mounting anti paddle. Two motor is installed paddle and counterclockwise rotation, which can offset the aircraft during the flight of two adjacent motor torque. The main control board is placed in the middle position of the frame, which is used for receiving the control signal from the remote control transmitter. When the control signal is received four motor driving device is controlled by the operator after the digital control bus, and the control signal is converted into the motor speed by motor drive, so that the operator control request response. Hardware Design of Motor Drive SystemMotor drive system is the key to the normal operation and speed control of DC brushless motor[9], and it can detect the rotor position signal, produce and modulate PWM signal, and provide the driving chopping signal of the power switch circuit of the tube and the guide signal[10]. Finally, the motor speed is regulated by controlling the motor armature voltage. In addition, it can provide protection measures for faults such as short circuit, overcurrent, overvoltage and undervoltage that appear in the circuit. The hardware structure of motor drive system is mainly composed of voltage conversion circuit, power drive circuit, zero crossing detection circuit, status indicator circuit, voltage and current monitoring circuit, receiver processing circuit and so on. In the process of building real-time system in aviation model, theselection of controller is particularly critical. We should consider not only the data processing speed of controller, but also the function of controller.Minimum System Design. The monolithic integrated circuit is internally calibrated RC oscillator, and the internal RC oscillator is selected as the system clock source through the fuse bit programming. The monolithic microcomputer does not need to connect any components to form the system clock source externally, and the design of circuit for saving resources is simple. The design of the minimum system circuit is shown in Figure 1.Figure 1. The minimum system circuitZero Crossing Detection Circuit. Back EMF detection requires continuous comparison of virtual neutral point voltage and A, B, C three-phase terminal voltage, thus the zero crossing event of each phase induced electromotive force is obtained, as shown in Figure 2.Figure 2. The zero crossing detection circuitThere is a high frequency signal and external interference in the three-phase voltage signal. The interference signal must be filtered through the filter circuit. The filter circuit is a frequency selective circuit, and its function is to pass through the appointed frequency signal and restrain the signal on the rest of the band. This design uses the RC low-pass filter circuit to filter out the occasional instantaneous high frequency components in the circuit and pass through the three-phase voltage signal at low frequency. Taking the A phase as an example, the transfer function of the RC low pass filter circuit is shown in formula (1).1161221161221161042A PHA R U U R R j fR R C π=++ (1)1221161041221161f R R C R R =+ (2)Power Module Circuit. For any system, a stable and reliable power supply system is the foundation for the stable operation of the system. Especially in the aircraft system, if there is not a stable and reliable power supply system during the flight, it is easy to happen frying. In this design, three - core lithium polymer battery is used for power supply. Lithium polymer battery is widely used in the design of aircraft model because of its large capacity and light weight.In this design, 78L05 is used for voltage conversion. 78L05 is small and the maximum output current is 500mA, and it has the functions of thermal protection and short circuit protection. Therefore, as 5V voltage conversion chip, there is a filter capacitor designed for filtering in the circuit. The power module circuit is shown in Figure 3.Figure 3. The power module circuitBattery Voltage Detection Circuit. The battery voltage monitoring circuit is simple, and it plays the role of overvoltage protection, and its function is realized by software. The battery voltage monitoring circuit is shown in Figure 4. The voltage of the battery is collected through the resistor divider network, and then input to the ADC7 pin, where VBAT is connected to the cathode of the lithium polymer battery and the GND is connected to the battery negative pole. In the program, the actual voltage value of the battery is calculated according to the resistance ratio of the voltage divider. If it is lower than the lower limit voltage, the alarm indicator is issued. The capacitance C101 is used to eliminate the influence of high frequency ripple in the power supply.Figure 4. The battery voltage detection circuitSummaryAccording to theoretical analysis and the actual demand of the motor drive system in four rotor unmanned aerial vehicle (UAV), this paper introduced the design process of motor drive unit from two aspects of hardware and software. In the term of hardware, we designed module circuits like power-driven circuit, counter electromotive force detection circuit, status indication circuit, etc. By analyzing debugging results, it shows that the motor drive system can better realize motor start up smoothly and the commutation process.AcknowledgementsThis work is supported by Project of Dongguan Social Science and Technology Development.References[1]SH Weon, GY Kim, JH Cha, KH Park, and HI Choi. A Mapping Method for 3D Satellite and Sensorimages using A Road Extraction Algorithm for Occlusion Processing of Virtual Targets, International Journal of Computer Applications in Technology, 46 (2013), 45-53.[2]Juan Ren. Clustering Method and Relevant Application of Multi-index Panel Data, Statistics and Decision,352(2012) , 92-95.[3]Vitartas, Peter, S. Kinnear, and K. Charters. Supporting Innovation in Regional Australia - Perceptions fromRegional and Urban Innovators, Journal of Economic & Social Policy, 15(2013), 76-85.[4]Brekke, Asgeir. Physics of the Upper Polar Atmosphere, Atmospheric Environment, 32(2012), 262-275.[5]NS Abeysingha, S Man, VK Sehgal, M Khanna, and H Pathak. Analysis of Rainfall and TemperatureTrends in Gomti River Basin, Sustainability, 14(2014), 56-66.[6]Tsay, and Ruey S. Multivariate Time Series Analysis With R and Financial Applications, Wiley, 3 (2013),1-40.[7]Sapucci, and Luiz F. Evaluation of Modeling Water-Vapor-Weighted Mean Tropospheric Temperature forGNSS-Integrated Water Vapor Estimates in Brazil, Journal of Applied Meteorology & Climatology, 53(2013), 715-730.[8]Karstensen, Jonas, G. P. Peters, and R. M. Andrew. Allocation of Global Temperature Change toConsumers, Climatic Change, 129(2015), 43-55.[9]Bonzo D C and Hermosilla A Y. Clustering Panel Data via Perturbed Adaptive Simulated Annealing andGenetic Algorithms, Advances in Complex Systems, 26 (2012),339-360.[10]Chenglin Tan , Yunfeng Zheng, and Zhanghua. Trend and Characteristic Analysis for CoordinatedDevelopment of Regional Economy in China, Economic Geography, 33 (2013),pp. 9-14.。

多旋翼无人机的介绍和航拍应用浅谈

飞行器航空器
无人多
旋翼轻于
空气
气球
飞艇
重于
空气
旋翼
固定翼
共轴、纵列、
横列双旋翼
多旋翼
自转旋
翼机
直升机
航天器
卫星
火箭
有人多
旋翼
升力的标准公式Lift=1/2 CyρV²S
结构子系统
机载链
路子系统遥控接收机、机载数传模块及天线、机载图传模块和天线
典型多
旋翼无人机系统链路
分系
统
飞行
器平
台分
系统
飞控子
系统
动力子
系统
机架、脚架、云台
主板控、飞控软件、外接式IMU、
GPS、其他外接传感器
桨、电机、电调、电池、充电器
地面
站分
系统
地面链
路子系
统
遥控子
系统
（操纵）
遥测子
系统
（显示）
遥控发射机杆、开关、键盘、鼠
标等
遥控发射机、地面数传模块和天
线、地面图传模块及天线
飞控地面站界面、图传显示屏、
OSD
飞控内外回路（姿态、位置）均不参与控制飞控内回路稳定姿态，外回路稳定位置，人来影响修正位置飞控内回路稳定姿态，人来影响姿态以改变位置军用:舵面遥控民用:纯手动模式
军用:姿态遥控
民用:姿态或曾稳模式
军用:人工修正
民用:GPS 模式
飞控内回路稳定姿态，外回路根据航点设置控制位置
军用:自主
民用:航线飞行
注意线的顺序
thanks。

多旋翼无人机动力系统各器件的功能

多旋翼无人机动力系统各器件的功能1.电机：电机是多旋翼无人机动力系统的核心部件，其作用是为无人机提供动力。

多旋翼无人机一般采用无刷直流电机，具有高转速、高效率、低噪音等优点。

电机一般根据不同的尺寸和功率需求选择，常用的规格有2204、2205、2206等。

2.电调：电调是控制电机转速和转向的器件，将无人机飞控系统输出的信号转化为电流控制电机。

电调能够精确地调节电机转速，从而实现多旋翼无人机的准确悬停、平稳飞行和快速操控等功能。

常用的电调有电调模块和电调驱动集成在一起的四合一电调模块。

3.螺旋桨：螺旋桨是将电机输出的动力转化为提供升力和推力的旋转力量。

多旋翼无人机通常采用两个或更多旋翼（通常为三个、四个或六个）配备相应数量的螺旋桨。

螺旋桨按照尺寸、材质和型号等进行分类，常见的有5030、5040、5045等。

4.电池：电池是为无人机提供电能的装置。

多旋翼无人机一般使用锂聚合物电池（LiPo）作为动力供应，具有高能量密度、较轻的重量和大容量等优势。

电池容量的大小对无人机飞行时间和续航能力有重要影响。

5.电源管理模块：电源管理模块用于控制电池的充放电，保证无人机动力系统的稳定运行。

它通常包括电压检测、过流保护、过热保护等功能，能够监测电池电压和温度等参数，保护电池免受过度放电和过充电等损害。

6.其他配件：除了上述核心器件外，多旋翼无人机的动力系统还包括一些其他配件。

例如，电机座、螺旋桨保护罩、散热风扇等，它们的功能分别是提供电机的固定支撑、保护螺旋桨不受碰撞和提供散热等。

总结起来，多旋翼无人机的动力系统由电机、电调、螺旋桨、电池和电源管理模块等组成，它们各自发挥着重要的功能，共同保证了无人机的动力供给、飞行稳定性和操控性能。

多旋翼无人机及无人机传动系统的研究发展综述

多旋翼无人机及无人机传动系统的研究发展综述摘要：本文从无人机的旋翼分类出发详细介绍了国内外关于各种旋翼无人机的发展历程、发展现状，无人机按照旋翼类型分类可分为旋翼无人机以及固定翼无人机。

本文着重介绍多旋翼无人机的多个动力系统，无人机传动的动力系统通常分为油驱动、电驱动及油电混合驱动，分析了不同传动动力系统的特点以及适应的工作环境。

关键词：无人机；多旋翼；动力传动系统1引言无人机是一种可远程控制、有动力、能够携带多种设备、有效执行不同任务，并且可以多次反复利用的无人驾驶航空器。

鉴于其自身的诸多优势，在侦察、监视、通信中继、电子对抗等诸多军事领域取得了成功的运用。

当前，无人机技术除了在军事领域的广泛应用以外，在民用领域也取得了很大的进步，比如在民用领域中的植保无人机、物流无人机、航拍无人机、救灾无人机等都是对无人机的多元化利用，利用无人机可以执行高危任务或对人体伤害较大的任务，减少人员伤亡，提升效率。

它还有着操作简便、起降灵活、环境影响等优点，受到多种行业领域的青睐，成为他们重点研发的对象。

2无人机分类根据无人机的飞行方式，现有的无人机普遍可分为两类，分别为固定翼无人机旋翼无人机。

固定翼无人机的历史由来已久，在过去的战争中占有重要的地位。

其特点是续航时间长、飞行效率高、飞行速度快、载荷大，但起飞需要助跑，降落需要滑行，对起降场地的需求限制了其全面的推广。

多旋翼飞机的历史最早是在 1907 年，当时Breguet 兄弟，设计制造了世界上第一架有人驾驶的多旋翼飞机—“旋翼机一号”。

其小巧轻便﹐相较于其它飞行器具有得天独厚的优势，与固定翼飞行器相比,它具有可以垂直起降,可以定点盘旋的优点;与单旋翼飞行器相比,它采用无刷电机作为动力,并且没有尾桨装置,因此具有机械结构简单、安全性高、使用成本低等优点.多旋翼无人机的诸多优点使其在军事、娱乐、探测、治安等多方面有所应用。

由于旋翼无人机的控制原理较固定翼复杂，难以实现旋翼无人机飞行姿态的自主控制，使得旋翼无人机的发展较为迟缓。

多旋翼无人机飞控系统的组成

多旋翼无人机飞控系统的组成多旋翼无人机的飞控系统，听起来是不是很高大上？别急，咱们慢慢来聊聊。

这种无人机就像一只小鸟，飞起来嗖嗖的，特别帅气。

飞控系统就是它的“大脑”，负责指挥它飞得高、飞得稳。

想象一下，有一个神秘的操控者在控制着这只小鸟，简直酷毙了！飞控系统里有几个重要的组成部分，就像一部电影里的主角和配角，缺一不可。

咱们得说说传感器。

这玩意儿就像无人机的“眼睛”，帮助它看清周围的环境。

有加速度计、陀螺仪、气压传感器等等。

加速度计就像小孩子蹦蹦跳跳，告诉无人机它的速度和方向。

陀螺仪呢？嘿，它就像一个很酷的DJ，控制无人机的旋转，让它不晕头转向。

气压传感器则是帮助无人机“测高”，知道自己离地面有多远。

看吧，这些小家伙的配合真是天衣无缝，让无人机在空中飞得稳如泰山！我们得聊聊飞控算法。

飞控算法就像一位高明的指挥家，调配着各个传感器的数据，给无人机下指令。

它得让无人机在风中翩翩起舞，避免跌落到地上，真是个高难度的活儿！这些算法常常用PID控制，听上去很复杂，其实就是通过计算误差来调整动作。

就像你在打游戏的时候，总是想着怎么能打得更准，飞控算法就是这么个原理。

哎呀，听起来是不是很有趣？再说说电机和桨叶。

电机就像无人机的“心脏”，给它提供动力。

桨叶呢？就像无人机的“翅膀”，帮助它飞起来。

二者的结合简直是天作之合，没电机，桨叶就像没水的鱼，没桨叶，电机也没法“展翅高飞”。

这时候你会发现，无人机的飞控系统就像一场完美的舞蹈，每个部件都在为表演而努力。

咱们还得提一提遥控器。

遥控器就像一个魔法棒，操控着无人机在空中自由飞翔。

飞行员只要轻轻一动，哗啦啦，无人机就能听话地飞到想去的地方。

现代的遥控器可不简单，有些还能显示无人机的实时数据，简直就像给飞行员装上了超级导航仪！想象一下，飞行员在空中像个指挥官，下面的无人机听他号令，真是让人心潮澎湃。

还有电源系统，别小看了这个家伙，它可是无穷无尽能量的来源。

电池就像无人机的“粮食”，没了电，它就得乖乖地降落。

旋翼无人机系统

无人机应用知识：无人机多旋翼控制系统分析与设计

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无人旋翼直升机概述

多旋翼无人机系统的组成

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