四轴飞行器原理、设计与控制

四轴飞行器原理、设计与控制

四轴飞行器设计与用途

学院：广东白云技师学院

专业：电子信息工程与电气技术（技师本科）

制作学生：邹剑平

指导老师：廖高灵

四轴飞行器简介

配置：

单片机AVRATMEGA168PA

三轴数字陀螺仪MPU—3050电机（无刷）XXD22121000KV电子调速器（无刷）好盈天行者40A螺旋桨1045

电池格氏2200mAh11.1V25C机架DIY

机架材料玻璃纤维铝合金

四轴飞行器飞行原理

重心的距离相等,当对角两个轴产生的升力相同时能够保证力矩的平衡,四轴不会向任何一个四轴飞行器有四个电机呈十字形排列,驱动四片桨旋转产生推力;四个电机轴距几何中方

向倾转;而四个电机一对正转,一对反转的方式使得绕竖直轴方向旋转的反扭矩平衡,保证了四轴航向的稳定.

此飞行控制板规定四轴电机的排布方式如图所示:前(1号),后(4号),右(3号),左(2号).

1,4号电机顺时针方向旋转,2,3号电机逆时针方向旋转.四个电机的转速做相应的变化即可实现四轴横向、纵向、竖直方向和偏航方向上的运动:

当四轴需要向前方运动时,2,3号电机保持转速不变,1号电机转速下降,4号电机转速上升,此时4号电机产生的升力大于1号电机的升力,四轴就会沿几何中心向前倾转,桨叶升力沿纵向的分力驱动四轴向前运动.

当四轴要转向左转向时,1,4号电机转速上升,2,3号电机转速下降,使向左的反扭距大于向右的反扭矩,四轴在反扭距的作用下向左旋转.

四个桨产生的推力,超过或者低于四轴本身重力的时候能够实现竖直方向上升与下降的运动,当桨的升力与四轴本身的重力相等的时候即实现悬停.

其他方式的运动原理与以上过程类似.四轴飞行原理虽然简单,但实现起来还需很多工作要做.

四轴飞行器控制流程图

四轴飞行器的优点

四轴飞行器与其他飞机比较相对稳定性高；四轴飞行器与其他飞机比较相对抗风能力强；载重量大(本机最大安全载重1100g);姿态灵活，反应速度快；可超低空飞行；

四轴飞行器主要用途

可做无人侦察机，空中航拍（FPV），可作为新型微型机器人。娱乐飞行表演

四轴飞行器的特点及魅力除了深受DIY爱好者的青睐之外，还有几点供大家品味：

1、是它的相对简单地机械构造。正因为简单，安全指数大大提高。

无论是作为航空模型还是作为遥控平台，安全永远是第一位的。

2、是它的相对稳定性。飞行姿态平滑稳定，机械振动被仅可能地减小是四轴的又一魅力，装载图像设备再好不过了。

3、是它的相对成本低廉，花尽可能少的钱获取最大的性价比是我们追求的境界，为工业开发其商业用途奠定了必要的基础。

最后，再为该新鲜事物（确实没诞生几年）泼几盆冷水。

四轴是电子工业高速发展的产物，也局限了它的超越性的成长。

有效载荷就是它的一大瓶颈；有限的飞行时间又是它的致命不足；抗风能力表现脆弱也是大家有目共睹的事实。当然，这些都会随着技术的发展改善的。还有，单就操纵性能和视觉效果看，传统的遥控直机要比四轴更震撼！分享快乐