第3章无人机组成及飞行原理

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无人机培训教材

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无人机培训教材第一章无人机基础知识
1.1 无人机的定义和分类
1.2 无人机的组成部分
1.3 无人机的工作原理
1.4 无人机的控制方式
第二章无人机操作规范
2.1 无人机飞行区域划分和限制
2.2 无人机的起飞和降落操作
2.3 无人机的飞行路径规划
2.4 无人机的飞行高度和速度限制
2.5 无人机飞行中的紧急情况处理
第三章无人机应用领域
3.1 无人机在航拍摄影中的应用
3.2 无人机在农业领域的应用
3.3 无人机在物流运输中的应用
3.4 无人机在环境监测中的应用
3.5 无人机在救援行动中的应用
第四章无人机安全管理
4.1 无人机的飞行准入许可
4.2 无人机飞行日志的记录和审查
4.3 无人机事故的责任追究和处理
4.4 无人机隐私保护和飞行限制
4.5 无人机机身和电池的维护保养
第五章无人机飞行技巧
5.1 无人机的操控技巧和操作要点
5.2 无人机在不同环境下的飞行技巧
5.3 无人机的飞行姿态和动作控制
5.4 无人机的图像稳定和跟踪技术
5.5 无人机的飞行训练和实战演练
结语
本教材综合了无人机的基础知识、操作规范、应用领域、安全管
理和飞行技巧等方面的内容。

无人机培训者可以根据本教材的指导,
系统地进行无人机培训工作,提高学员的无人机操作技能和安全意识,为无人机在各个领域的应用提供可靠的保障。

无人机培训教材的编写
依据相关法律法规和行业标准,希望能对广大无人机培训者提供更好的学习和指导。

无人机的结构、飞行原理、系统组成、组装与调试

无人机的结构、飞行原理、系统组成、组装与调试

无人机的结构、飞行原理、系统组成、组装与调试目录第一章初步认识无人机的基本构成第二章无人机的飞行原理第三章飞行操作:模拟—电动—油动第四章无人机的发动机第五章无人机的系统组成第六章无人机的组装第七章无人机的调试第一章初步认识无人机的基本构成无人机最早出现于第二次世界大战时,直至近几年有厂商逐步把军用无人机技术转移至电子消费品的生产之上,制成定价较平、操作较易的无人机,始令无人机在消费者市场大热起来。

今次Lock Sir便为大家讲解无人机的运作结构及飞行原理。

一般来说,无人机有飞行器机架、飞行控制系统、推进系统、遥控器、遥控信号接收器和云台相机等6大构成部分。

1. 飞行器机架飞行器机架(Flying Platform)的大小,取决于桨翼的尺寸及电机(马达/马达)的体积:桨翼愈长,马达愈大,机架大小便会随之而增加。

机架一般采用轻物料制造为主,以减轻无人机的负载量(Payload)。

2. 飞行控制系统飞行控制系统(Flight Control System)简称飞控,一般会内置控制器、陀螺仪、加速度计和气压计等传感器。

无人机便是依靠这些传感器来稳定机体,再配合GPS 及气压计数据,便可把无人机锁定在指定的位置及高度。

3. 推进系统无人机的推动系统(Propulsion System)主要由桨翼和马达所组成。

当桨翼旋转时,便可以产生反作用力来带动机体飞行。

系统内设有电调控制器(Electronic Speed Control),用于调节马达的转速。

4. 遥控器这是指Remote Controller或Ground Station,让航拍玩家透过远程控制技术来操控无人机的飞行动作。

5. 遥控信号接收器主要作用是让飞行器接收由遥控器发出的遥控指令信号。

4轴无人机起码要有4条频道来传送信号,以便分别控制前后左右4组旋轴和马达。

6. 云台相机目前无人机所用的航拍相机,除无人机厂商预设于飞行器上的相机外,有部分机型容许用户自行装配第三方相机,例如GoPro Hero 4运动相机或Canon EOS 5D系列单眼相机,惟近年亦有厂商提倡采用M4 /3无反单眼(如:Panasonic LUMIX GH4)作航拍用途。

无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第3节飞行性能【可编辑全文】

无人机操控技术课件第3章飞行原理与性能第3节飞行性能【可编辑全文】

3.3 飞行性能
无人机飞行性能是描述飞机质心运动规律的性
能,包括飞机的飞行速度、飞行高度、航程、航时、
起飞和着陆性能等。与有人机不同的是,无人机几
乎涉及不到筋斗、盘旋、战斗转弯等机动性能,所
以不加以讨论。
3.3 飞行性能—高度
理论静升限:飞机能作水平直线飞行的最大高度。
实用静升限:飞机最大爬升率等于0.5m/s(亚声速飞机)
的,反之则称飞机是不稳定的。
3.1 稳定性
飞机的稳定性包括:纵向稳定、横向稳定、侧向
(航向)稳定。
3.1.1 机体坐标系
不论是固定翼、直升机、还
是多旋翼无人机,研究其稳定性
的时候首先要建立机体坐标系。
原点(0点): 位于飞行器的
重心;
纵轴(0X轴):位于飞行器参
考平面内平行于机身轴线并 指
向飞行器前方;
螺旋(尾旋):飞机失速
后机翼自转,飞机以小半径的
圆周盘旋下降运动。
原因:飞机横向稳定性过弱,
航向稳定性过强,产生螺旋
不稳定。
改出:立即向螺旋反方向打
舵到底制止滚转。
3.1.6 航向与横向稳定性的耦合
荷兰滚(飘摆) :非指令的时而左滚,时而
右滚,同时伴随机头时而左偏,时而右偏的现象。
原因:飞机的横向稳定性过强,而航向稳定性
3.1.2 姿态角—俯仰角
机体坐标系纵轴与水平面的夹角。抬头时,俯
仰角为正,否则为负。
3.1.2 姿态角—滚转角
机体坐标系立轴与通过机体纵轴的铅垂面间的
夹角,机体向右滚为正,反之为负。
3.1.2 姿态角—偏航角
机体坐标系纵轴与垂直面的夹角,机头右偏航
为正,反之为负。

无人机操作技术手册

无人机操作技术手册

无人机操作技术手册第一章:无人机概述无人机,又称无人航空器,是一种不需要实际操控的飞行器。

它通过自动飞行程序和无线通信技术来执行各种任务,例如航拍、飞行检测、货物运输等。

本手册旨在向读者介绍无人机的操作技术和使用方法,帮助使用者熟练掌握无人机的基本操作,并安全高效地完成任务。

第二章:无人机基本知识1. 无人机构成部分无人机主要由机身、电池、无线通讯设备、控制器、摄像头等组成。

在操作无人机之前,使用者应熟悉各部分的功能和作用。

2. 无人机分类根据不同的用途和设计,无人机可分为多旋翼无人机和固定翼无人机。

前者结构简单,适用于低空飞行和垂直起降;后者具有长航时和高速飞行等优点,适用于长距离飞行任务。

3. 无人机飞行原理无人机飞行依靠空气动力学原理,通过调整电机转速、舵面和螺旋桨的姿态来控制无人机的飞行方向和高度。

使用者应了解无人机的飞行原理,熟悉相应的操控方法。

第三章:无人机操作流程1. 准备工作在飞行前,使用者应检查无人机和相关设备的工作状态,包括电池电量、遥控器信号、传感器校准等。

确保无人机处于良好的工作状态。

2. 起飞使用者应找到合适的起飞场地,并确保周围环境安全。

按照无人机说明书的指示,打开无人机和遥控器电源,并进行连接和校准操作。

确保无人机和遥控器之间的信号连接稳定后,可以进行起飞。

3. 悬停和导航一旦无人机起飞,使用者可以通过遥控器上的控制杆来操纵无人机实现悬停、前进、后退、转弯等动作。

操纵杆的控制方式根据不同的无人机型号而有所不同,使用者应按照说明书来进行操作。

4. 拍摄和录像若无人机配备有摄像头或录像设备,使用者可以通过遥控器上的按钮来拍摄照片或录制视频。

在拍摄或录制过程中,应注意无人机的飞行安全和周围环境的风险。

5. 降落和关机飞行任务完成后,使用者应寻找一个平稳的降落场地。

通过降落杆和操纵杆,将无人机缓慢降落到地面上。

降落后,关闭无人机和遥控器的电源,并进行后续的数据处理和设备保养。

无人机课程教案-无人机结构组成与飞行原理

无人机课程教案-无人机结构组成与飞行原理
目录 CONTENTS
01 无人机结构 02 无人机飞行原理
无人机结构
控制系统 (控制器/陀螺仪/加速 度计/气压计/GPS)
遥控系统 (遥控器/接收器)
旋翼无人机由飞行器机架、飞行
机架
控制系统、动力系统、遥控器、
遥控系统和云台相机等6大构成
部分
动力系统 (螺旋桨/电机/电调)
云台相机
无人机结构
无人机飞行原理
俯仰运动,即前后控制
如图电机3、4的转速上升,电机1、2的转速下 降。由于飞机后部的升力大于飞机前部,飞机 的姿态会向前倾斜。倾斜时的侧面平视如图, 这时螺旋桨产生的升力除了在竖直方向上抵消 飞机重力外,还在水平方向上有一个分力,这 个分力就让飞机有了水平方向上的加速度,飞 机也因而能向前飞行。从而实现飞行器的俯仰 运动。
无人机飞行原理
左右控制
当M2、M3电机加速,M1、M4电机减速时, 飞机向右倾斜,从而向右飞行。 同理可得:当M1、M4电机加速,M2、M3电 机减速时,飞机向左倾斜,从而向左飞行;
无人机飞行原理
偏航运动,即旋转控制
当无人机各个电机转速相同,飞机的反扭矩被 抵消,不会发生转动。 但是当要飞机原地旋转时,我们就可以利用这 种反扭矩,M2、M4两个顺时针旋转的电机转 速增加,M1、M3号两个逆时针旋转的电机转 速降低,由于反扭矩影响,飞机就会产生逆时 针方向的旋转。。
无人机结构
飞行控制系统一般主要由主控单元、IMU(惯性测量单元)、GPS指南针模块、LED指示灯模块等部件组成
主控单元
飞行控制系统的核心,通过它将 IMU、GPS指南针、舵机和遥控接 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。
惯性测量单元(IMU)

无人机的基本构成与作用原理

无人机的基本构成与作用原理

无人机的基本构成与作用原理无人机最早出现于第二次世界大战时,直至近几年有厂商逐步把军用无人机技术转移至电子消费品的生产之上,制成定价较平、操作较易的无人机,使无人机在消费者市场大热起来。

今次中环通航便为大家讲解无人机的运作结构及飞行原理。

一、无人机分类:按照动力系统分类:电动无人机、油动无人机、混合动力无人机等。

按照操控方式分类:遥控无人机(如消费级航拍无人机)、自主无人机(具备一定自主导航能力的无人机)。

按结构形式分类:固定翼无人机、旋翼无人机(如四旋翼、六旋翼、八旋翼等多轴无人机)、复合翼无人机等。

二、飞行原理:固定翼无人机主要依靠空气动力学原理产生升力飞行;旋翼无人机则是通过多组电机驱动旋翼旋转产生向上的升力来实现悬停和飞行。

三、无人机的基本构成。

1、螺旋桨无人机产生推力的主要部件,常见的多旋翼无人机一般搭配4个螺旋桨,两个顺时针旋转,两个逆时针旋转。

正桨:俯视逆时针旋转(CCW)反桨:俯视顺时针旋转(CW)2、电机俗称马达,能将电能转化为机械能,带动螺旋桨旋转,从而产生推力。

在微型无人机当中使用的动力电机可以分为两类:有刷电动机和无刷电动机。

3、电子调速器不仅可以调节电机转速,也可以为遥控接收器上其他通道的舵机供电,还能将电池提供的直流电转换为可直接驱动电机的三相交流电。

对于它们在多旋翼无人机中的连接,一般情况如下:(1)电调的输入线与电池连接;(2)电调的输出线(有刷两根、无刷三根)与电机连接;(3)电调的信号线与遥控器接收机连接。

4、动力电源为多旋翼无人机提供能量,直接关系到无人机的悬停时长、最大负载重量和飞行距离等重要指标。

通常采用化学电池来作为电动无人机的动力电源,主要包括:镍氢电池,镍铬电池,锂聚合物,锂离子动力电池。

5、主控单元飞行控制系统的核心,通过它将IMU、GPS指南针、舵机和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。

除了辅助飞行控制以外,某些主控器还具备记录飞行数据的黑匣子功能。

无人机结构及原理

无人机结构及原理

无人机结构及原理无人机,又称无人驾驶飞行器,是一种无需搭载人员进行飞行控制的飞行器。

它由飞行器本体、遥控系统、导航系统、电子设备等部分组成。

无人机的结构和原理是其能够正常飞行和执行任务的基础,下面将对无人机的结构和原理进行详细介绍。

首先,无人机的结构主要包括机翼、机身、动力系统、传感器和控制系统等部分。

机翼是无人机的主要承载部分,通过产生升力使得飞行器能够在空中飞行。

机身是无人机的主要结构支撑部分,同时也容纳了飞行器的各种设备和系统。

动力系统一般采用螺旋桨或喷气发动机,为无人机提供动力。

传感器和控制系统则是无人机的“大脑”,通过传感器获取环境信息,并通过控制系统进行飞行控制和任务执行。

其次,无人机的原理主要包括气动原理、动力学原理和控制原理。

气动原理是无人机能够在空中飞行的基础,它包括升力产生、阻力和气动力学等内容。

动力学原理是无人机能够稳定飞行的基础,它包括飞行器的姿态稳定、动力平衡和飞行性能等内容。

控制原理是无人机能够实现自主飞行和执行任务的基础,它包括飞行器的姿态控制、航向控制和飞行路径规划等内容。

在无人机的飞行过程中,结构和原理相互作用,共同保障了无人机的正常飞行和任务执行。

无人机的结构设计必须考虑气动原理和动力学原理,以保证飞行器的飞行性能和稳定性。

控制系统则通过实时获取传感器信息,对飞行器进行精准控制,实现飞行器的自主飞行和任务执行。

总的来说,无人机的结构和原理是其能够正常飞行和执行任务的基础,它们相互作用,共同保障了无人机的飞行安全和任务完成。

随着科技的不断发展,无人机的结构和原理也在不断完善和创新,为无人机的应用领域提供了更广阔的空间。

希望本文对无人机的结构和原理有所帮助,谢谢阅读!。

第三章-固定翼无人机空气动力学一

第三章-固定翼无人机空气动力学一

固定翼无人机气动结构的组成和布局
• 固定翼无人机的气动结构组成
3.尾翼 包括垂直尾翼和水平尾翼,及水平和垂直方向 的操纵面。 4.起落装置 起落架是供飞机在起降滑跑、地面滑行、停放 和移动时支持飞机重量、承受相应载荷、吸收 和消耗着陆时的撞击能量的装置。 5.动力装置 动力装置主要用来产生拉力和推力,使飞机前 进,其次还可以为其他电子设备供电。
毛翼根弦长c’0:沿前缘与后缘线作延长线与 机身中心线相交时所得长度。
几何平均弦长cG :cG=(c0+c1)/2
Λ0
外露机翼面积Sw1 :Sw1 = cG(b-D)
c’0
c0
c1 毛机翼平均几何弦长c’G :
c’G=(c’0+c1)/2
毛机翼平面面积S :S = c’G b
展弦比A:机翼展长与平均几何 弦长之比,A = b /c’G=b2/S。
无人机空气动力学与飞行 原理
第3章 固定翼无人机空气动力学
3.1 固定翼无人机气动结构的组成和布局 3.2 固定翼无人机机翼及其气动特性 3.3 改善固定翼无人机机翼气动性能的方法 3.4 固定翼无人机的飞行阻力
固定翼无人机气动结构的组成和布局
• 固定翼无人机的气动结构组成
1.机翼 机翼是飞机最主要的部件之一,其主要功用是 产生升力。同时机翼内部可以用来装置油箱和 设备等;在机翼上还安装有改善起降性能的增 升装置和用于飞机侧向操纵的副翼;很多飞机 的起落架和动力装置也固定在机翼上。 2.机身 机身的主要功能是装载货物和各种设备,同时 是连接机翼尾翼发动机等设备的连接装置。
• 固定翼无人机的气动布局类型
4.三翼面布局 在常规布局上增加一对鸭翼。 5.飞翼布局 飞翼布局没有水平和垂直尾翼。

第3章无人机组成及飞行原理

第3章无人机组成及飞行原理
对于旋翼无人机来说,只需要按下一个按钮,无人机就可以上升至几米的高度然后保持悬停 状态,降落时,随着机身接近地面,无人机速度不断下降,然后在接触到地面时自动关闭引擎。
飞行控制系统控制模式
2、姿态模式
适合于没有GPS信号或GPS信号不佳的飞行环境,能实现自动保持飞行器姿态和高 度,但是,不能实现自主定位悬停;
常用的飞行控制算法
2、姿态控制算法 控制飞行器姿态的三个自由度,以给定姿态与姿态检测算法得出的姿态偏差作为输
入,被控对象模型的输入量作为输出(如姿态增量),从而达到控制飞行器姿态的作用。 最常用的就是PID控制及其各种PID扩展(分段、模糊等)、高端点的有自适应控制。
什么是PID,P代表比例控制,I代表积分控制,D代表微分控制。比例微分积分线性控 制即PID线性控制理论,是经典控制理论中甚至一些非线性控制系统中最常见的控制方 法。 (1)比例控制 (2)积分控制 (3)微分控制 (4)PID参数的调试
大疆GPS指南针模块
飞行控制系统主要硬件
LED指示灯模块
LED指示灯模块,接收主控制单元的信号来控制LED灯的亮灭以及闪烁,以指示系统 的状态。主要目的用于实时显示飞行状态,是飞行过程中必不可少的,它能帮助飞手实 时了解飞行状态。
DJI的WKM飞控的LED指示灯模块
飞行控制系统控制模式
飞行控制系统一般提供三种飞行模式:GPS姿态模式、姿态模式和手动模式。
第3章 飞行控制系统的概述
本章的主要内容
飞行控制系统存在的意义。 飞行控制系统主要硬件。 飞行控制系统控制模式。 常用的飞行控制算法。 飞行控制器的设置。
飞行控制系统主要硬件
飞行控制系统一般主要由主控单元、IMU(惯性测量单元)、GPS指南针模块、 LED指示灯模块等部件组成。

无人机结构与飞行原理

无人机结构与飞行原理
的飞行性能。飞行控制系统集成了高精度的感应器元件,主要由陀螺仪(飞行姿态感
知)、加速计、角速度计、气压计、GPS及指南针模块(可选配)以及控制电路等部件
组成。通过高效25的控制算法,能够精准地感应并计算出无人机的飞行姿态等数据,再
通过主控制单元实现精准定位悬停和自主平稳飞行。根据机型的不一样,可以有不同类
常重要的参数。
3)内阻:电调都有内阻,通过电调的电流有时可以达到几十安
培,所以电调的发热功率不能被忽视。
4)刷新频率:电机响应速度很大程度上依赖于电调刷新频率。
5)可编程特性:通过调整电调内部参数,可以使电调的性能达
到最佳。可通过编程卡、通过USB连接电脑使用软件及通过接
收器用遥控器摇杆这三种方式来设置电调参数。
如果以1000mA放电,可持续放电1h。如果以500 mA放电,可以持续放电2h。
a)3S1P
3)充放电倍率C:表示电池充放电时的电流大小,是充放电快慢的量度,其计
算公式是充放电倍率=充放电电流/额定容量,单位为C。
4)平衡充电:常用3S电池,内部是3块锂电池,动力锂电都有2组线,1组是输
b)3S2P
多旋翼无人机的结
构及飞行原理
2.电机
(1)尺寸
在无刷电机的铭牌上有一组四位数字,如2212、2216等,如图1-6所示。用它来表示电
机的尺寸,前面两位数字是电机转子的内直径,后面两位数字是电机转子的高度,单位
为毫米。例如2212电机的内直径为22 mm,转子的高度为12 mm。前面两位数字越大,
电机越肥,后面两位数字越大,电机越高。高大粗壮的电机,功率就更大,适合做更大
升降运动,围绕立轴的运动称பைடு நூலகம்偏航运动。
图1-1 机体坐标轴

无人机培训课程及计划

无人机培训课程及计划

无人机培训课程及计划第一章:课程介绍无人机技术是当今世界上崭新的技术领域之一,它有很大的潜力用于航空运输、农业、物流配送、地图测绘等领域。

本课程主要介绍无人机的基础知识、飞行原理、飞行器的组成和性能、飞行控制和遥感技术。

第二章:无人机基础知识本章主要介绍无人机的概念、分类、发展历程、应用领域和现代无人机技术的最新发展。

学员将了解无人机的基础知识和相关背景,对无人机的应用领域有更深入的理解。

第三章:飞行原理这一章节主要介绍无人机的飞行原理、航空气动力学和飞行控制技术。

学员将学习如何分析无人机的飞行特性、进行飞行参数的控制和优化。

通过实例分析和实验研究,学员将加深对无人机飞行原理的理解。

第四章:飞行器的组成和性能本章主要介绍无人机的组成结构、动力系统、飞行控制系统、传感器系统、导航系统和通信系统的原理和性能。

学员将学习如何根据飞行器的性能特点进行设计和选型,对无人机的结构和系统理解更加深入。

第五章:飞行控制和遥感技术本章主要介绍无人机的飞行控制系统、飞行导航系统和遥感技术。

学员将学习如何进行飞行控制技术和遥感技术的应用与实践,对无人机的飞行控制和遥感技术有更深入的认识和应用。

第六章:无人机控制与应用技术本章主要介绍无人机的控制与应用技术,包括无人机导航、路径规划、自主飞行技术和无人机在农业、物流、地图测绘等领域的应用。

学员将学习如何使用无人机进行实际应用,对无人机的控制与应用技术有更深入的理解。

第七章:无人机系统设计与仿真本章主要介绍无人机系统设计与仿真技术。

学员将学习如何进行无人机系统的设计与仿真,包括系统建模、仿真算法与工具、系统性能分析与评估。

通过实例设计与仿真分析,学员将加深对无人机系统设计与仿真技术的理解。

第八章:无人机应用案例分析本章主要介绍无人机在各领域的应用案例分析,主要包括无人机在农业、物流、地图测绘等领域的应用。

学员将学习如何根据实际案例对无人机的应用进行分析与评估,对无人机的应用领域有更深入的认识。

无人机的构造和飞行原理及其应用

无人机的构造和飞行原理及其应用

无人机的构造和飞行原理及其应用随着科技的不断发展,无人机已经成为了现在比较热门的话题。

作为一种新型的航空器,无人机具有许多新奇的特点,它被广泛应用于军事、民用、政府监管等领域,成为了军队和民间用户的热门选择。

本文将会从无人机的构造和飞行原理开始,较为详细地讲述无人机的基本知识点,并介绍其应用领域。

一、无人机的构造无人机是一种复杂的机器,其构造由多个部件组成。

无人机包括飞行控制器、电子飞机航空电子设备、飞行系统控制软件、机身、机翼、电池组、摄像头、传感器及机载设备等。

1.1 电机和电子舵机无人机舵机的作用是通过接受发出的信号来进行转动。

在已经实行自动化和遥控的情况下,再次尽力向特定方向上的电机提供电力,能够实现更精细化地控制。

1.2 飞行控制器飞行控制器是无人机内最关键的一部分中的一部分。

它的作用是将用户通过网络或遥控器传达的指令转化为飞行控制信号,并控制无人机的飞行姿态、稳定、加速和减速,从而赋予飞行方向和能量。

1.3 电池组电池组的类型和性能具有重要意义。

根据用户对无人机数据的需求,不同的电池的种类、功率、能量密度以及使用方式都会产生显著不同的性能表现。

1.4 机翼和机身无人机的机翼和机身是其飞行原理的重要组成部分。

机身由机身骨架、上盖板、下盖板组成。

机翼是一个提供升力的部件,它在无人机飞行过程中起到重要作用。

1.5 感应器无人机上的感应器可以为无人机提供方向、速度、重量、温度等信息。

这些信息可以帮助无人机进行控制及纠正其飞行过程中的偏差。

二、无人机的飞行原理2.1 重力和升力无人机的飞行要解决的一大问题就是如何克服地心引力而自由地在空中飞行。

无人机在空气中的飞行是靠机翼的升力来支撑。

当机翼受到空气的力时,会产生一个向上的升力,这可以使无人机在空中飞行。

2.2 前进力无人机飞行需要前进力,而前进力是通过螺旋桨驱动的,螺旋桨的旋转会产生向前的推力。

2.3 保存平衡无人机在飞行时需要保持平衡,否则就会失去控制甚至坠落。

2024年无人机培训教材

2024年无人机培训教材

无人机培训教材第一章引言无人机,又称无人驾驶飞行器(UnmannedAerialVehicle,UAV),是一种通过遥控或自主飞行方式进行各种任务的航空器。

随着科技的发展,无人机在各个领域中的应用越来越广泛,如航拍、农业、物流、环境监测等。

为了确保无人机安全、高效地运行,提高无人机驾驶员的操作技能和理论知识,本教材旨在为无人机操作者提供全面、系统的培训内容。

第二章无人机基础知识2.1无人机分类与结构无人机按照用途可分为军用、民用和商业无人机;按照飞行原理可分为固定翼无人机、旋翼无人机和多旋翼无人机。

无人机的结构主要包括飞行器、导航系统、遥控系统、任务设备等部分。

2.2飞行原理与飞行性能无人机飞行原理主要包括空气动力学、飞行力学、飞行控制等。

飞行性能参数有飞行速度、飞行高度、续航时间、载重能力等。

2.3导航与飞控系统导航系统负责无人机的定位、导航和飞行路径规划。

飞控系统负责无人机的稳定飞行、姿态控制、自动起飞、着陆等功能。

第三章无人机操作技能培训3.1遥控器操作遥控器是无人机飞行操作的主要工具,操作者需熟练掌握遥控器的各个功能键、摇杆、开关等操作方法。

3.2起飞与着陆起飞与着陆是无人机飞行过程中最关键的操作环节。

操作者需掌握起飞、悬停、着陆等基本动作,确保无人机安全起飞和着陆。

3.3飞行姿态控制飞行姿态控制是无人机飞行过程中保持稳定的关键。

操作者需掌握无人机的前进、后退、上升、下降、左转、右转等飞行姿态控制方法。

3.4自动飞行与任务设备操作操作者需掌握无人机的自动飞行模式、航线规划、任务设备操作等技能,实现无人机的高效作业。

第四章无人机法规与安全4.1无人机法规无人机驾驶员需遵守国家关于无人机的相关法规,包括飞行空域、飞行高度、飞行速度等限制。

4.2飞行安全飞行安全是无人机飞行过程中的重要环节。

操作者需了解飞行安全知识,掌握应对突发状况的方法。

第五章无人机维护与保养5.1无人机检查与维护无人机在使用过程中需定期进行检查和维护,确保飞行安全。

无人机动力系统课件PPT可编辑全文

无人机动力系统课件PPT可编辑全文
燃油动力系统
第3章 无人机动力系统
5.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机是一种主要由螺旋桨提供拉力和燃气提供少量推力的燃气涡轮发动机。这种发动机在涡喷发动机组成部分的基础上,增加了螺旋桨及其减速器等部件。作为飞机的动力装置,涡桨发动机主要由螺旋桨产生拉力,而燃气产生的推力很小。涡轮螺旋桨发动机与活塞式航空发动机相比,具有功率重量比大、震动小、耗油率低、高空性能好的优点;与涡喷、涡扇发动机相比也有耗油率低的优点。受螺旋桨不适合高速飞行的限制,涡桨发动机不宜用作高速飞机的动力装置。
燃油动力系统
第3章 无人机动力系统
2.燃气涡轮发动机(4) 涡轮 涡轮的主要作用是将燃烧室流出的高温、高压燃气的大部分能量转化为机械能,使涡轮功率,由涡轮轴输出。(5)尾喷管尾喷管是发动机的排气系统,它一般由中介管和喷口组成。如果发动机装在飞机中部或较长的发动机短舱内,为了将燃气引出机外,在中介管和喷口之间,需要有一个延伸管,其主要作用是将由涡轮流出的、仍有一定能量的燃气膨胀加速,以较大的速度排出发动机,用以产生推力。
电池动力系统
第3章 无人机动力系统
1.螺旋桨桨的材质主要分为塑料桨、碳纤桨、木桨。(1)塑胶桨塑胶桨缺点是桨身软、大载重、高速、大拉力时会轻微变形,产生颤振。
电池动力系统
第3章 无人机动力系统
1.螺旋桨桨的材质主要分为塑料桨、碳纤桨、木桨。(2)碳纤桨优点是硬度高、刚度高、不变形、效率高、颤振小。缺点是价格高、极脆、碰到硬物易受损。(3)木桨优点是振动小、无颤振、价格平衡。缺点是效率比APC和碳桨低。如右图所示。
燃油动力系统
第3章 无人机动力系统
6.涡轮轴发动机 涡轴发动机是利用燃气通过动力涡轮输出功率的一种燃气涡轮发动机,已是现代直升机的主要动力装置。涡轴发动机的组成部分和工作原理与涡桨发动机相同,只是核心机出口后,燃气的可用能量几乎全部转变成动力涡轮的轴功率,用以通过减速器带动直升机的旋翼和尾桨,因而燃气不提供推力。动力涡轮的输出轴可以由发动机前部伸出,也可以由后部伸出。涡轴发动机不能用于其他航空器涡轴发动机,与活塞式发动机相比较,具有功率大、功率重量比大、体积较小的优点。因此涡轴直升机装载量、航程、升限、速度都比活塞式直升机大,经济性也更好。此外,由于涡轴发动机的运动部件较少,工作又是连续进行,所以振动也比活塞式发动机小:其缺点是构造较复杂,而且制造困难,成本也高。减速器系统又大大增加了重量。

无人机结构及原理

无人机结构及原理

无人机结构及原理无人机,又称为无人驾驶飞行器,是一种可以在无人操控的情况下自主飞行的飞行器。

它的结构和原理是无人机技术的核心,对于了解无人机的工作原理和设计制造至关重要。

一、无人机的结构。

无人机的结构通常包括机身、机翼、动力系统、控制系统和载荷系统等几个主要部分。

1. 机身。

无人机的机身是整个飞行器的主体,承载着其他各个部件。

机身的材料通常选择轻质高强度的材料,如碳纤维、玻璃钢等,以保证飞行器的轻量化和强度。

2. 机翼。

机翼是无人机的承载部件,起到支撑和平衡的作用。

通常采用对称翼型或者半对称翼型,以提高飞行器的升力和稳定性。

3. 动力系统。

无人机的动力系统通常由电动机、螺旋桨、电池等组成,也有部分无人机采用内燃机或者喷气发动机。

动力系统是无人机的动力来源,直接影响着飞行器的飞行性能。

4. 控制系统。

无人机的控制系统包括飞行控制系统和导航控制系统。

飞行控制系统通过遥控器或者自主飞行控制系统来控制飞行器的姿态和飞行方向;导航控制系统则负责飞行器的导航和定位。

5. 载荷系统。

载荷系统是无人机的附加设备,包括相机、传感器、通信设备等。

这些设备可以用于航拍、侦察、测绘等任务。

二、无人机的原理。

无人机的飞行原理主要是基于空气动力学和飞行动力学。

1. 空气动力学。

无人机的飞行受到空气动力学原理的影响,包括升力、阻力、推力等。

通过机翼的设计和控制,可以产生足够的升力来支撑飞行器的重量,并通过推力系统来推动飞行器前进。

2. 飞行动力学。

飞行动力学是研究飞行器在空气中运动规律的学科。

无人机的飞行动力学原理包括姿态稳定、飞行控制、导航定位等方面,通过飞行控制系统和导航控制系统来实现飞行器的稳定飞行和精确操控。

综上所述,无人机的结构和原理是相互关联的,结构的设计直接影响着飞行器的飞行性能,而飞行原理则决定了飞行器的飞行方式和控制方式。

只有深入理解无人机的结构和原理,才能更好地设计制造出性能优越、稳定可靠的无人机产品。

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

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
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1、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、舵机和遥控接收机
等设备接入飞行控制系统从而实现飞行器自主飞行功能。除了辅助飞行控制以外,某些 主控器还具备记录飞行数据的黑匣子功能,比如:DJI的Ace One。主控单元还能通过 USB接口,进行飞行参数的调节和系统的固件升级。
常用的飞行控制算法
2、姿态控制算法 控制飞行器姿态的三个自由度,以给定姿态与姿态检测算法得出的姿态偏差作为输
入,被控对象模型的输入量作为输出(如姿态增量),从而达到控制飞行器姿态的作用。 最常用的就是PID控制及其各种PID扩展(分段、模糊等)、高端点的有自适应控制。
什么是PID,P代表比例控制,I代表积分控制,D代表微分控制。比例微分积分线性控 制即PID线性控制理论,是经典控制理论中甚至一些非线性控制系统中最常见的控制方 法。 (1)比例控制 (2)积分控制 (3)微分控制 (4)PID参数的调试
旋翼类无人机系统的算法主要有两类:姿态检测算法、姿态控制算法。 姿态控制、被控对象(多旋翼无人机)、姿态检测三个部分构成一个闭环控制系统。
被控对象的模型是由其物理系统决定,设计无人机的算法就是设计姿态控制算法、 姿态检测算法。 1、姿态检测算法 姿态检测算法的作用就是将加速度计、陀螺仪等传感器的测量值解算成姿态,进而 作为系统的反馈量。常用的姿态检测算法有卡尔曼滤波、互补滤波等。
第3章 飞行控制系统的概述
本章的主要内容
飞行控制系统存在的意义。 飞行控制系统主要硬件。 飞行控制系统控制模式。 常用的飞行控制算法。 飞行控制器的设置。
飞行控制系统主要硬件
飞行控制系统一般主要由主控单元、IMU(惯性测量单元)、GPS指南针模块、 LED指示灯模块等部件组成。
飞行控制系统主要硬件
2、惯性测量单元(IMU)
包含3轴加速度计、3轴角速度计和气压高度计,是高精度感应飞行器姿态、角度、 速度和高度的元器件集合体,在飞行辅助功能中充当极其重要的角色。
IMU是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。IMU大多用在需要进行 运动控制的设备,也被用在需要姿态进行精密位移推算的场合,如潜艇、飞机、导弹和 航天器的惯性导航设备。气压高度计是通过测量大气压力来间接获取气压高度的传感器。
1、GPS姿态模式 (1)定位悬停
此模式下,旋翼无人机保持悬停状态,即使在风中也不例外。无人机借助全球定位系统原地不 动。使用悬停模式时,固定机翼无人机保持高度,围绕当时自己所处位置盘旋。 (2)自动返航
在无人机过分远离情况下,这时最佳应对模式,无人机返回在启动时存录的全球卫星定位系 统坐标位置。 (3)自动起降
飞行控制器的设置步骤
硬件和软件的安装
建议分步骤完成APM的入门使用: (1)首先安装地面站控制软件及驱动,熟悉地面站界面的各个菜单功能; (2)仅连接USB先学会固件的下载; (3)连接接收机和USB线完成APM的遥控校准、加速度校准和罗盘校准; (4)完成各类参数的设定; (5)组装飞机,完成各类安全检查后试飞; (6)PID参数调整; (7)APM各类高阶应用
飞行控制器的设置步骤
相关参数的设置步骤
(1)认识Misson Planner的界面 (2)固件安装,固件即硬件对应的应用程序。一般都把固件刷到最新版本。 (3)遥控校准。 (4)加速度计校准。 (5)罗盘校准。 (6)解锁。 (7)飞行模式配置。
飞行控制器的设置步骤
常见飞控
(1)极翼P2 (2)极飞 MINIX (3)深圳大疆 Naza-M Lite (4)零度智控 X4 (5)零度智控S4 (6)APM (7)MWC (8)QQ飞控 (9)CC3D (10)大飞鲨 SharkX8
飞行控制器的设置步骤
APM 自驾仪简介 ArduPilotMega 自动驾驶仪(简称 APM 自驾仪)是一款非常优秀而且完全
开源的自动驾驶控制器,可应用于固定翼、直升机、多旋翼、地面车辆等,同 时还可以搭配多款功能强大的地面控制站使用。
APM硬件的版本有2.5,2.6和2.8。APM固件版本很多,APM硬件由于存储 空间有限,最高支持到3.2.1的APM固件。所谓固件,英文名为Firmware,所 有电子产品上的程序。自驾仪、无线电遥控器和照相机上的固件要定期更新, 保证获得新的功能,改进性能。
飞行控制系统主要硬件
3、GPS指南针模块
GPS指南针模块,包含GPS模块和指南针模块。 全球导航卫星系统主要包含美国的GPS全球定位 系统、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO、 中国的北斗卫星导航系统,以及一些区域增强系 统等。
右图大疆公司采用外挂的GPS模块同时集成了指 南针模块。指南针模块的应用主要通过磁力计传 感器开发,主要目的是尽可能地将磁力计移出受 干扰的机体区域。GPS指南针模块用于精确确定 飞行器的方向及经纬度。对于失控保护自动返航, 精准定位悬停等功能的实现至关重要。
姿态模式简单的说就是自动平衡模式,但是只能保证自动平衡,不能定点悬停,需要 手动干预。如果需要定点悬停,需要切换到GPS模式。 3、手动模式
只能由比较有经验的飞手来控制,在该模式下,飞行控制系统不会自动保持飞行姿 态和高度的稳定,完全由飞手手动控制,非受过专业飞行训练的飞手,请勿尝试。
常用的飞行控制算法
对于旋翼无人机来说,只需要按下一个按钮,无人机就可以上升至几米的高度然后保持悬停 状态,降落时,随着机身接近地面,无人机速度不断下降,然后在接触到地面时自动关闭引擎。
飞行控制系统控制模式
2、姿态模式
适合于没有GPS信号或GPS信号不佳的飞行环境,能实现自动保持飞行器姿态和高 度,但是,不能实现自主定位悬停;
大疆GPS指南针模块
飞行控制系统主要硬件
LED指示灯模块
LED指示灯模块,接收主控制单元的信号来控制LED灯的亮灭以及闪烁,以指示系统 的状态。主要目的用于实时显示飞行状态,是飞行过程中必不可少的,它能帮助飞手实 ห้องสมุดไป่ตู้了解飞行状态。
DJI的WKM飞控的LED指示灯模块
飞行控制系统控制模式
飞行控制系统一般提供三种飞行模式:GPS姿态模式、姿态模式和手动模式。
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