多旋翼无人机振动传递路径分析
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。
无人机遥测飞行中振动测试探讨
无人机遥测飞行中振动测试探讨摘要介绍遥测技术发展现状，对无人机探测技术进行简介。
提供一种航天器微振动测试的研究方法，为无人机飞行中的振动测试以及成像质量的影响分析提供参考。
对比分析实际飞行中进行振动测试和利用振动测试系统进行振动测试两种测试方法，得出利用振动测试系统进行测试更加方便实用。
关键词无人机探测技术;振动测试;成像质量引言随着人们对图像分辨率的要求逐渐增加，使敏感设备对振动的敏感度也越来越高，诸如包括光学相机等。
这些设备的成像质量受到振动的影响，并且高分辨率遥感卫星等高性能航天器的发展受到严重制约。
因此，无人机摄像时成像模糊的问题亟待解决。
当前的研究成果多局限于微振动对成像质量影响的檢测、分析及抑制方法等，而在航空拍摄过程中，无人机受到其飞行过程中的振动和气流波动影响，使遥感摄像机成像模糊。
因此，为确保成像质量，无人机需安装一套良好的减振装置，保证其正常工作。
为了验证减振装置的效果，就需要对无人机在飞行过程中的振动情况进行分析。
据此，本文针对无人机飞行中的振动问题进行探讨。
1 无人机简介我国遥感探测技术中的航空遥感技术，对我国环境监测、资源勘查、地图测绘等领域的发展及研究具有重要意义。
遥感技术是一种目标探测技术，具有远距离、非接触性的特点，该技术通过对目标进行探测，获取探测数据，并对数据进行处理，实现对目标的定位、定性、定量和变化规律的描述。
航空遥感指的是借助无人机等飞行设备作为传感器载体在高、中、低三种不同的空中距离中进行的遥感对地探测。
无人机指用于航空遥感的各类飞机，根据飞机翼型氛围固定翼、旋转翼（直升）飞机;根据飞机作业高度分为高空或中、低空飞机等。
无人机主要作为遥感平台，根据实际需求安装相应传感器及摄像设备。
一般情况下，为了便于对地观测，在机腹设置大小、形状不同的窗口。
比如，用于航拍的多种类型摄像机，各种型号扫描仪、辐射计、测高仪等等。
中科院两架“奖状S/Ⅱ”型遥感飞机，是1986年由美国塞斯纳飞机公司生产的小型公务机改装而成的专业科学试验飞机。
多旋翼无人机远程控制实践- 习题及答案汇总 全权 第1--8章 绪论 --- 避障控制器设计实验
第1章绪论一、填空题1.按飞行环境和工作方式的不同，飞行器可以分为航空器、航天器、火箭和导弹。
2.无人驾驶飞机是由动力驱动、机上无人驾驶的航空器，简称“无人机”。
3.多旋翼主要有两种控制方式：半自主控制方式和全自主控制方式。
4.直升机有四个控制输入，分别是一周期变距杆、总距操纵杆、航向、油门。
5.无论从教育还是科研的角度来看，多旋翼系统都是一个非常好的研究对象。
二、简答题1.“无人机”与“航模”之间有什么区别？答：（1）组成不同。
一般来说，小型无人机的组成比航模更复杂。
无人机系统由机架、动力系统、自驾仪、任务系统、通信链路系统和地面站等组成。
航模主要包括机架、动力系统、简单的自稳系统、遥控器及接收系统等。
⑵操控方式不同。
无人机是由机载电脑自动控制或者是由地面或其他飞机上的飞行器操纵人员远程控制，而航模一般由操纵人员遥控操纵实现飞行。
（3）用途不同。
无人机更偏向于军事用途或民用特种用途，一般用来执行特殊任务。
而航模更接近于玩具。
2.简述多旋翼系统的特点和未来研究需求。
答：（1）多旋翼除了能够由自驾仪自主控制飞行，还能由操作员通过地面站或者遥控器（对应于信息与通信工程学科》进行远程控制。
因此，我们希望通信链路安全可靠，并且不被黑客攻破。
此外,还有研究者通过检测通信链路来追踪遥控多旋翼的操作员，从而查处违法飞行。
（2）多旋翼本身涉及很多电子设备（对应于电子科学与技术学科）。
我们希望电子电路稳定可靠，不受外界电磁辐射影响。
同时希望机载嵌入式处理器具有更丰富的计算资源，功耗和重量越小越好。
（3）多旋翼系统需要软件环境来运行控制算法（对应于计算机科学与技术学科）,一般需要实时操作系统（RCaI-TimeOperatingSytem,RTOS）来提供软件运行环境并提供与机载硬件通信的接口。
例如，著名的开源自驾仪软件PX4运行在-一个轻量级实时操作系统Nuttx之上。
（4）在多旋翼设计上，需要考虑材料、布局和结构（对应于力学、机械工程学科），还要考虑动力系统选型（对应于力学、电气工程学科）等。
多旋翼无人机技术基础课件第六章PPT演示课件
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。
无人机技术中的路径规划算法对比分析
无人机技术中的路径规划算法对比分析无人机技术的迅猛发展为我们提供了许多新的机遇和挑战。
路径规划是无人机操作中的关键环节，它决定了无人机在任务执行中的飞行路径，直接影响着任务的安全性、效率和成功率。
在无人机技术中，存在多种路径规划算法，本文将对其中的几个常见算法进行对比分析。
1. Dijkstra算法Dijkstra算法是一种经典的最短路径规划算法，它基于图论中的贪婪算法，通过计算节点之间的距离和权重来确定最优路径。
在无人机技术中，Dijkstra算法能够快速找到最短路径，但是对于复杂的环境和大规模的网络来说，计算复杂度较高，运行时间较长。
2. A*算法A*算法是一种常用的启发式搜索算法，它在Dijkstra算法的基础上引入了启发式函数来加速搜索过程。
启发式函数通过估计从当前节点到目标节点的最短距离来指导搜索方向，提高了搜索效率。
在无人机路径规划中，A*算法能够在复杂环境中快速找到最优路径，但是需要预先知道目标节点的位置，并且对启发函数的设计要求较高。
3. RRT算法RRT（Rapidly-exploring Random Trees）算法是一种基于随机采样的快速搜索算法。
它通过随机选择采样点，并在搜索树中进行逐步扩展，最终找到路径。
在无人机技术中，RRT算法能够有效处理高维空间的搜索问题，适用于复杂环境下的路径规划。
但是，RRT算法也存在局部最优问题，可能导致无人机不能找到全局最优路径。
4. D*算法D*算法是一种增量路径规划算法，它能够在遇到环境变化时快速调整路径。
D*算法通过局部信息的更新与传播来适应环境的变化，并实时生成新的路径。
在无人机技术中，D*算法能够应对环境变化频繁的情况，使无人机能够实时调整飞行路径。
5. PSO算法PSO（Particle Swarm Optimization）算法是一种仿生优化算法，通过模拟鸟群或粒子的群体行为来获得最优解。
在无人机路径规划中，PSO算法能够在搜索空间中快速找到最优路径，并且对问题的输入和约束条件没有要求，具有较好的适应性。
无人机飞行原理—多旋翼无人机飞行原理
方式安排，抵消反转矩。如图所示，电机1和电机3逆时针转动、电动机2和4则顺时针转动，四个电机的反
转矩彼此抵消。
左 + 右 = 右 + 左
四、多旋翼无人机飞行原理
操纵性
1、垂直运动
垂直运动，是指无人机克服自身重力进行上升和下降的运动。是其最基本的功能，X型四旋翼
1 = 2 , 3 = 4
1 + 2 + 3 +4 =
当3 + 4 > 1 +2 时，则无人机在转矩的作用下将绕着纵轴（X轴）产生转动，即右横滚运动；若
3 + 4 < 1 +2 ，则无人在转矩的作用下将绕着纵轴（X轴）产生转动，将实现左横滚运动。
四、多旋翼无人机飞行原理
调节电机转速，来改变总升力 的大小实现。
四、多旋翼无人机飞行原理
操纵性
2、俯仰运动
俯仰运动，是指无人机能绕横轴（Y轴）转动，以无人机机体纵轴（X轴）正方向为无人机前
进方向，X型四旋翼无人机的俯仰运动示意图。
要做俯仰运动，通过改变电动机的转速，使得升力 1 、 2 、 3 、 4 变化，不再保持相等，
相等，并且升力的合力大于重力，但仍然保持对角的反转矩之和相同，即：
1 = 2 , 3 = 4
1 + 2 > 3 +4
1 + 2 + 3 +4 >
1 + 3 = 2 +4
此时，无人机做横滚运动，升力在水平方向的分力，对左右位移进行修正和控制，横滚角为 ，当满足
升力的垂直分力与重力相等时，即 = ，在没有外力干扰的情况下，四旋翼无人机将在水平分力
多旋翼无人机原理
多旋翼无人机原理
多旋翼无人机是一种由多个旋翼组成的飞行器，它通过改变每个旋翼的旋转速度和方向，来实现飞行控制。
多旋翼无人机的旋翼通常由电动机和螺旋桨组成，通过电机驱动螺旋桨旋转产生升力。
通常，多旋翼无人机的旋翼数量为四或六个，不同数量的旋翼会对其飞行性能和稳定性产生影响。
多旋翼无人机的飞行原理基于空气动力学和动力学原理。
当旋翼旋转产生升力时，无人机可以在空中悬停、上升、下降、向前、向后、向左、向右等方向飞行。
通过调整旋翼的旋转速度和方向，无人机可以实现各种复杂飞行动作，如盘旋、飞行路径的变换、悬停等。
多旋翼无人机的飞行控制通常使用惯性测量单元（IMU）和飞行控制系统。
IMU可以通过加速度计和陀螺仪等传感器来测量无人机的姿态、加速度和旋转速度等参数，将这些参数传输给飞行控制系统进行实时分析和处理。
根据预设的飞行控制指令，飞行控制系统可以调整每个旋翼的旋转速度和方向，以实现精确的姿态和飞行控制。
除了飞行控制系统，多旋翼无人机还配备了其他关键组件，如电池、电调和遥控器。
电池为无人机提供能量，电调可以控制电机的转速和方向，而遥控器则用于远程操控无人机的飞行。
总之，多旋翼无人机的飞行原理是通过调整每个旋翼的旋转速度和方向，来实现飞行控制。
飞行控制系统根据传感器测量参数和预设指令，对无人机进行精确的姿态和飞行调整。
这些动
作的实施需要依赖其他关键组件的配合，如电池、电调和遥控器。
四旋翼飞行器各通道传递函数
四旋翼飞行器各通道传递函数一、引言四旋翼飞行器是一种由四个旋翼驱动的无人机。
每个旋翼通过改变旋转速度，控制飞行器在空中的姿态和位置。
飞行器的控制系统通过各通道传递函数来实现对旋翼的控制。
本文将深入探讨四旋翼飞行器各通道传递函数的原理、应用和设计方法。
二、四旋翼飞行器的通道结构四旋翼飞行器通常包括四个通道：油门、横滚、俯仰和偏航。
每个通道都负责控制飞行器在某个方向上的运动。
下面将对每个通道的传递函数进行详细介绍。
2.1 油门通道传递函数油门通道控制飞行器的升降运动，即控制飞行器的高度。
油门通道传递函数的输入是油门控制信号，输出是飞行器的升降运动。
油门通道通常采用开环控制，即直接将油门控制信号转换为升降运动。
2.2 横滚通道传递函数横滚通道控制飞行器的横向运动，即控制飞行器在水平面上的左右倾斜。
横滚通道传递函数的输入是横滚控制信号，输出是飞行器的横向运动。
横滚通道通常采用闭环控制，通过测量飞行器的倾斜角度来调节横滚控制信号，使飞行器保持水平。
2.3 俯仰通道传递函数俯仰通道控制飞行器的纵向运动，即控制飞行器在竖直平面上的前后倾斜。
俯仰通道传递函数的输入是俯仰控制信号，输出是飞行器的纵向运动。
俯仰通道通常采用闭环控制，通过测量飞行器的倾斜角度来调节俯仰控制信号，使飞行器保持平衡。
2.4 偏航通道传递函数偏航通道控制飞行器的转向运动，即控制飞行器绕垂直轴旋转。
偏航通道传递函数的输入是偏航控制信号，输出是飞行器的转向运动。
偏航通道通常采用闭环控制，通过测量飞行器的偏航角度来调节偏航控制信号，使飞行器保持稳定的转向运动。
三、各通道传递函数的设计方法设计四旋翼飞行器各通道的传递函数需要考虑飞行器的动力学特性和控制要求。
下面将介绍各通道传递函数的设计方法。
3.1 油门通道传递函数的设计方法油门通道传递函数的设计相对简单，可以直接将输入信号与输出信号进行线性关系的转换。
通常可以采用PID控制器来实现对油门通道的控制，根据飞行器的负载和对升降运动的要求进行参数调节，使飞行器能够稳定地进行垂直运动。
使用Dubins路径和回旋曲线进行多个无人机的路径规划讲解
使用Dubins路径和回旋曲线进行多个无人机的路径规划摘要：本文讲述了对一群无人机进行路径规划的方法。
进行这样研究要解决如何使一批无人机同时到达目标的问题。
制定可以路径（适航、安全的路径）称为路径规划，它分为三个阶段。
第一阶段使规划适航路径，第二阶段通过添加额外的约束规划安全的路径，使无人机不与其他无人机或者已知的障碍碰撞，第三阶段对路径进行规划是无人机同时到达目标。
在第一阶段，每个无人机都使用Dubins路径和回旋曲线进行路径规划，这些路径是通过微分几何原理完成的。
第二阶段为这些路径添加安全约束：（一）无人机间保持最小间距，（二）规划相同长度的非交叉路径，（三）飞过中间的航线点/形状，使这些路径更安全。
第三阶段，所有路径长度相等使无人机可以同时到达目标。
一些模拟仿真结果证实了这一技术。
1、介绍在许多应用程序中自动控制取代了人类操作，像军事系统中存在危害人类因素的地方、处理有害物质、灾难管理、监视侦察等单调的操作。
需要开发自动控制系统来更换这些系统中的人类操作员，这样的自动控制系统在水陆空各种环境中都有。
在无人机的研究中，水陆空等因素是作为一个集体进行研究的。
无人机在军事和民用领域都有广阔的应用前景，因此有许多关于无人机的学术或商业性质的研究。
廉价电子产品的飞速发展使得无人机更加实用。
大自然中成群的鸟和鱼给了人们灵感，联合控制是自动控制中的一个活跃的研究方向。
雇佣一批无人机可以产生成本效益和容错系统。
从一个地方飞到另一个地方并作为一个移动传感平台进行监视或跟踪是无人机的一个功能，实现这个功能需要为无人机提供一个合适的安全路径。
路径规划是任务规划的一个分支，图1是任务规划的典型功能体系结构。
图1有三个分支，分支的数量和功能会根据应用程序和任务目标的不同而改变。
第一层分支的任务是跟踪目标，基于这些目标，这层为无人机分配任务和资源并且充当决策者。
第二层为无人机规划路径和轨迹，这一层用路径规划和相关的算法（如避免碰撞）规划可行的轨迹/路径。
6.多旋翼无人机的动力学知识
用分子动理论解释
3.旋翼升力产生的原理
F升
F升
凹凸式翼型
攻角和螺距
转速固定的情况下，螺距越大，升力越大。
二.旋翼的种类及特点
旋翼又称螺旋桨或桨叶，是通过自身旋转，将电机转 动功率转化为动力的装置。
1.按材质分：
木桨
塑料浆 橡塑尼龙桨 碳纤维浆
2.按桨叶数量分： 双叶桨 四叶桨
三叶桨
五叶桨 涵道风扇
和 M4 顺时针旋转,
黑点
这样设计的目的是：
反 扭矩
当电机转速相等时, 白点
电机自身的反扭矩
相互抵消，无人机
M3
的航向保持不变。
M1 白点
黑点 M4
3.电机安装方向：（部分无人机电机并非垂直于机身平面）
电机 安装角
F2
F1
拉 力矩
F3
F4
电机转速相等时,
电机倾斜拉力矩相互抵消, 无人机保持航向不变.
教学过程
1. 旋翼的空气动力学知识. 2. 无人机旋翼的种类及特点. 3. 多旋翼无人机的各种动作. 4. 四旋翼无人机的飞行原理.
一.旋翼的空气动力学知识
1.旋翼机的产生
葛洪发明的竹蜻蜓
达芬奇设计的直升机
葛洪：东晋道教学者、炼丹家、药学家，文学家，思想家， 化学家。官至宰相，隐居罗浮山. 所著<抱朴子>记述：
“或用枣心木为飞车，以牛革结环剑，以引其机.” 其中的“飞车”被认为是关于竹蜻蜓的最早记载。
美国西科斯基研制
首架直升机 支奴干
国产直10 美国鱼鹰
2.固定翼升力产生原理：
升力产生的力学分析
据：F P S
y F1
F浮
多约束的无人机动态路径规划算法研
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－３１０６．２０２３．０１．００２引用格式：罗银辉，李荣枝，潘正宵，等．多约束的无人机动态路径规划算法研究［Ｊ］．无线电工程，２０２３，５３（１）：１１－１７．［ＬＵＯＹｉｎｈｕｉ，ＬＩＲｏｎｇｚｈｉ，ＰＡＮＺｈｅｎｇｘｉａｏ，ｅｔａｌ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｙｎａｍｉｃＰａｔｈＰｌａｎｎｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＵＡＶｗｉｔｈＭｕｌｔｉｐｌｅＣｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ［Ｊ］．ＲａｄｉｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２３，５３（１）：１１－１７．］多约束的无人机动态路径规划算法研究罗银辉，李荣枝，潘正宵，王星怡（中国民用航空飞行学院计算机学院，四川广汉６１８３７０）摘 要：无人机的自主飞行是无人机相关研究的重点方向，如何在复杂环境中快速分析环境，并规划一条安全可行的路径，是该方向的研究目标。
针对传统路径搜索算法存在的路径不平滑问题，采用三阶Ｂ样条曲线进行预规划航迹。
在欧式有符号距离函数（ＥｕｃｌｉｄｅａｎＳｉｇｎｅｄＤｉｓｔａｎｃｅＦｕｎｃｔｉｏｎｓ，ＥＳＤＦ）地图提供的梯度信息的基础上，分别在平滑、碰撞和可行性上设计约束方程，实现轨迹动态重规划。
针对路径动态更新中，时间间隔变化产生的控制点不再符合约束的问题，采用各向异性曲线拟合方法，实现时间再分配，保障在动态更新路径的过程中，新产生的路径与原路径相似且具有同样的可行性。
实验证明，该算法实现了无人机的自主路径规划与优化，能够进行动态避障，面对复杂环境具有鲁棒性。
关键词：主飞行；路径规划；ＥＳＤＦ地图；Ｂ样条曲线；时间再分配中图分类号：Ｖ２７９文献标志码：Ａ开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００３－３１０６（２０２３）０１－００１１－０７ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｙｎａｍｉｃＰａｔｈＰｌａｎｎｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＵＡＶｗｉｔｈＭｕｌｔｉｐｌｅＣｏｎｓｔｒａｉｎｔｓＬＵＯＹｉｎｈｕｉ，ＬＩＲｏｎｇｚｈｉ，ＰＡＮＺｈｅｎｇｘｉａｏ，ＷＡＮＧＸｉｎｇｙｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＦｌｉｇｈｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉａｎ，Ｇｕａｎｇｈａｎ６１８３７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓｆｌｉｇｈｔｏｆＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ（ＵＡＶ）ｉｓａｋｅｙｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆＵＡＶｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｈｏｗｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｑｕｉｃｋｌｙｉｎｃｏｍｐｌｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｐｌａｎａｓａｆｅａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅｐａｔｈｉｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｇｏａｌｏｆｔｈｉｓｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｕｎｓｍｏｏｔｈｐａｔｈｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐａｔｈｓｅａｒｃｈａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｔｈｉｒｄ ｏｒｄｅｒＢ ｓｐｌｉｎｅｃｕｒｖｅｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅ ｐｌａｎｔｈｅｐａｔｈ．ＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｇｒａｄｉｅｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙＥＳＤＦｍａｐｓ，ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｅｑｕａｔｉｏｎｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｓｍｏｏｔｈｉｎｇ，ｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｔｏｒｅａｌｉｚｅｄｙｎａｍｉｃｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｒｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐｏｉｎｔｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｉｍｅｉｎｔｅｒｖａｌｎｏｌｏｎｇｅｒｍｅｅｔｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｉｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｕｐｄａｔｉｎｇｏｆｔｈｅｐａｔｈ，ｔｈｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｔｉｍｅｒｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｌｙｇｅｎｅｒａｔｅｄｐａｔｈｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｏｎｅａｎｄｈａｓｔｈｅｓａｍｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｕｐｄａｔｉｎｇｏｆｔｈｅｐａｔｈ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓｄｙｎａｍｉｃｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅｏｆＵＡＶ，ａｎｄｉｓｒｏｂｕｓｔｔｏｃｏｍｐｌｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｆｌｉｇｈｔ；ｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ；ＥＳＤＦｍａｐ；Ｂ ｓｐｌｉｎｅｃｕｒｖｅ；ｔｉｍｅｒｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０２２－０９－２０基金项目：四川省重点研发项目（２２ＺＤＹＦ３５７４）；中国民用航空飞行学院重点项目（ＺＪ２０１５－０３）ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍ：ＫｅｙＲ＆ＤＰｒｏｊｅｃｔｏｆＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ（２２ＺＤＹＦ３５７４）；ＫｅｙＰｒｏｊｅｃｔｏｆＣｈｉｎａＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＦｌｉｇｈｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＺＪ２０１５－０３）０ 引言多旋翼无人机具有体积小、机动性高和速度快的特点，在航拍、搜救和巡检工作中具有广泛应用。
多旋翼无人机飞行控制方法讲解
多旋翼无人机飞行控制方法讲解多旋翼无人机飞行控制方法讲解为了克服某些线性控制方法的限制，一些非线性的控制方法被提出并且被运用到飞行器的控制中。
下面是店铺为大家分享多旋翼无人机飞行控制方法讲解，欢迎大家阅读浏览。
1、线性飞行控制方法常规的飞行器控制方法以及早期的对飞行器控制的尝试都是建立在线性飞行控制理论上的，这其中就又有诸如PID、H∞、LQR以及增益调度法。
1.PID PID控制属于传统控制方法，是目前最成功、用的最广泛的控制方法之一。
其控制方法简单，无需前期建模工作，参数物理意义明确，适用于飞行精度要求不高的控制。
2.H∞ H∞属于鲁棒控制的方法。
经典的控制理论并不要求被控对象的精确数学模型来解决多输入多输出非线性系统问题。
现代控制理论可以定量地解决多输入多输出非线性系统问题，但完全依赖于描述被控对象的动态特性的数学模型。
鲁棒控制可以很好解决因干扰等因素引起的建模误差问题，但它的计算量非常大，依赖于高性能的处理器，同时，由于是频域设计方法，调参也相对困难。
3.LQR LQR是被运用来控制无人机的比较成功的方法之一，其对象是能用状态空间表达式表示的线性系统，目标函数为是状态变量或控制变量的二次函数的积分。
而且Matlab软件的使用为LQR的控制方法提供了良好的仿真条件，更为工程实现提供了便利。
4.增益调度法增益调度(Gain scheduling)即在系统运行时，调度变量的变化导致控制器的参数随着改变，根据调度变量使系统以不同的控制规律在不同的区域内运行，以解决系统非线性的问题。
该算法由两大部分组成，第一部分主要完成事件驱动，实现参数调整。
如果系统的运行情况改变，则可通过该部分来识别并切换模态;第二部分为误差驱动，其控制功能由选定的模态来实现。
该控制方法在旋翼无人机的垂直起降、定点悬停及路径跟踪等控制上有着优异的性能。
2、基于学习的飞行控制方法基于学习的飞行控制方法的特点就是无需了解飞行器的动力学模型，只要一些飞行试验和飞行数据。
无人机飞行原理-第09章 多旋翼无人机特性
动力系 统
动力系统决定了多旋翼无人机的主要性能，例如 悬停时间、载重能力、飞行速度和飞行距离等。
多旋翼无人机的电机主要以无刷直流电机为主， 将电能转换成机械能。无刷直流电机具有多种优 势，比如效率高、便于小型化以及制造成本低根 据转子的位置，无刷直流电机可以进一步分为外 转子电机和内转子电机。外转子电机可以提供更 大的力矩，因此更容易驱动大螺旋桨而获得更高 效率。
侦察任务和遥感任务而言，传感器任务 载荷根据不同任务可采用许多不同形式， 包括光电摄像机、红外摄像机、合成口 径雷达、激光测距仪等。
PART ONE
链路系统
无人机数据链
无人机能够实现以上各种应 用， 数据链系统的起着非常重要的 作用。数据链系统是飞行器于 地 面 系 统 通 信 的 纽 带 ， 其通信质 量的稳定性、安全性及灵敏度 对无人机有着极其重大的意义。
桨径和桨距
螺旋桨的两大主要指标有桨径和桨距(螺距、总距)，使用4位数字表 达，前面2位代表桨的直径(单位:英寸，1英寸-25.4毫米)后面2位是 桨的桨距，表示为1104。
无人机 飞行原理
第九章 多旋 翼无人机特性
多旋翼无人机基本结构
多旋翼无人机的基本结构主要包括：机架、动力系 统、指挥系统、控制系统组成，为了满足实际飞行 需要，需配备电池、遥控器及飞行辅助控制系统
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。 多旋翼的安全性、可用性以及续航性能都和机身的布局密切相关。 因此在设计多旋翼时，其机身的尺寸、布局、材料、强度和重量 等因素都是应该考虑的。一般使用轻质高强材料，如碳纤维等材 料。轴距是用来衡量多旋翼尺寸的重要参数，它通常被定义为外 圈电机组成圆周的直径。例如，轴距450mm和550mm
小型多旋翼无人机振动特性分析及改进
小型多旋翼无人机振动特性分析及改进
滕建鑫;张天怡;李欣;胡琦;王宣博
【期刊名称】《环境技术》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】为改善某小型多旋翼无人机飞行试验中的共振现象,本文系统分析了该无人机的模态与谐响应振动特性,从机臂铺层结构出发,进行复合材料铺层方案的优化与改进。
通过仿真计算结果可以发现,45°铺层角度正负方向与0°铺层位置的改变对于振动特性的影响极其微弱,可以忽略不计。
但中性面的改变对频率和幅值的影响显著,中性面为0°铺层时,振动特性整体得到了明显改善。
并且不同中性面方案均表现出随着0°铺层数量的增加,频率逐渐右移、幅值逐渐降低的规律。
因此,为实现本型及类似构型多旋翼无人机振动特性优化,建议优先选择0°中性面铺层并合理增加0°铺层数量(3~4层为宜)。
【总页数】9页(P138-145)
【作者】滕建鑫;张天怡;李欣;胡琦;王宣博
【作者单位】航天时代飞鸿技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB21
【相关文献】
1.不同旋翼间距下共轴双旋翼无人机的气动特性
2.四旋翼无人机旋翼对机身非定常气动干扰特性
3.基于改进YOLOv4算法的小型多旋翼无人机目标检测
4.浅谈个性
化阅读在小学情景语文课堂的应用5.改进YOLOv5的小型旋翼无人机目标检测算法
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
多旋翼无人机云台动力学特性分析及减振控制研究
多旋翼无人机云台动力学特性分析及减振控制研究多旋翼无人机云台动力学特性分析及减振控制研究多旋翼无人机是一种能够垂直起降的无人直升机,随着多旋翼无人机在不同行业不同领域应用的越来越广泛,也伴随着越来越多的问题的出现,在不同行业不同领域出现各自不同的问题需要去解决。
为了无人机能够更好的服务于上述的各项应用,无人机需要一个稳定的可以挂载各种类型的拍摄设备或者其他设备的云台系统。
对减振云台进行建模,分别对云台结构中的复合材料碳纤维板、三轴陀螺仪结构与橡胶减振球进行建模。
应用ANSYS Workbench复合材料仿真模块ACP(ANSYS Composite PrepPost)对减振云台的复合材料碳纤维板进行建模。
应用Solidworks质量属性模块计算三轴陀螺仪结构的重心、质量和转动惯量。
通过应用2参数Mooney-Rivlin超弹体模型对橡胶减振球进行建模。
最终实现对整个减振云台的建模。
之后对减振云台整体结构进行静力学分析,并对碳纤维板材进行失效分析。
对减振云台结构进行了动力学分析,应用ANSYS Workbench对减振云台进行模态分析与谐波响应分析,模态分析确定减振云台的前20阶固有频率与振型图,以及每一阶固有频率下产生最大位移的节点位置。
通过谐波响应分析上述节点得到频响图,并确定上述节点对应最大幅值以及对应的频率。
对三种硬度橡胶减振球,应用两种布局进行同样的分析并做结果对比。
最后多旋翼无人机进行实际振动测试,得到无人机机身三个方向的振动信号,并将得到的三个方向的加速度频谱作为激励加载在减振云台仿真模型上,对减振云台进行响应谱分析。
采用数值模拟的方法对多旋翼无人机的减振云台进行建模与仿真,从静力学的角度对减振云台的结构强度进行了校核,并对减振云台进行了一系列的动力学分析,对于应用不同硬度使用不同布局的橡胶减振球进行了对比分析。
虽然数值模拟较为理想性,相对实验的方式缺少说服力,但也足以定性的说明一些问题,对多旋翼无人机减振云台进一步设计研制具有一定的工程意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
１ ３ ０ ０ ３ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ３ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ａ ｏ ｌ ｉ Ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
机 械 设 计 与 制 造
１ ９ ８ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
第 ７期
２ ０ １ ７年 ７月
多旋 翼 无人 机 振 动传 递路 径 分析
裴彦华 ， 白 越 ， 白 晶。
（ １ ． 中国科学 院 长春光学精密机械与物理研究所 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ３ ３ ； ２ ． 中国科学院大学 ， 北京 １ ０ ０ ０ ３ ９ ； １ ３ ０ ０ ３ ３ ） ３ ． 长春长光奥立红外技术有 限公司 ， 吉林 长春
Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ， Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ ３ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆｅ ａ ｃ ｈ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｔ ｈ ｏ ｆｍ ｕ ｌ ｔ ｉ — ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ Ｕ Ａ Ｖ ｔ ｏ ｓ ｅ ｌ ￣ ｏ ｒ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｆ ｅ
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ７ — ０ １ ９ ８ — ０ ３
Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ Ｐ ａ ｔ ｈ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ － Ｒｏ ｔ ｏ ｒ ＵＡＶ
ｖ ｉ ｂ ｒ ｔｉ ａ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｐ ａ ｔ ｈ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｃ Ａ Ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｔ ｏ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｔ ｒ ｎｓ ａ ｆ ｅ ｒ ｐ ｔ ａ ｈ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ｓ ｓ ｉ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｆｍ ｏ ｕ ｌ ｔ ｉ — ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ Ｕ Ａ Ｖ ． Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｎ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｂ ｙ Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ ，ｔ ｏ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｆ ｏ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ Ｕ Ａ Ｖ ｆ ｕ ｓ ｅ ｌ ａ ｇ ｅ ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ，ｉ ｔ Ｃ ｎ ａ
ｃ ｌ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ａ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ Ｚ － ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｍｕ ｏ ｌ ｔ ｉ — ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ Ｕ Ａ Ｖ ｖ ｉ ｂ ｒ ｔｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｅ ｔｅ ａ ｓ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｓ ｎ ｆ ｅ ｒ ｐ ｔ ａ ｈ ｓ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｌ ａ ｙ ８ ｌ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｅ ｉ ｆ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｅｔ ｄ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｆｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎｐ ｔ ａ ｈ ． Ｂ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｉ ｎ ｋ ｓ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘
要： 为了确定多旋翼无人机每 个振动传递路径对 多旋翼无人机传感器振动 的贡献量 ， 运 用振动传递路 径分析方 法，
基于Ｃ Ａ Ｅ技术建立了多旋翼无人机振动的结构传递路径有限元分析模型。 通过 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ的谐响分析。 获得 多旋翼无人机机
身的振动响应 以及振 源对于响应点的频响函数 ， 可以计算得到 多旋翼无人机 ｚ方向振动贡献最大。从传递路径的角度找
出了对传感器振动起主导作用的环节 ， 通过控制这些环 节， 有针 对的采取减振措施 ， 可 以改观 多旋翼 无人机传感器的振
动 问题 。
关键词 ： 多旋 翼无 人 机 ； 振动 ； 传 递 路 径分 析 （ Ｔ Ｐ Ａ） ； 有 限 元
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｖ ２ ２ ２ ； Ｔ Ｈ１ ２ ２ 文献标识码 ： Ａ
Ｐ Ｅ Ｉ Ｙａ ｎ — ｈ ｕ ａ ，Ｂ ＡＩ Ｙｕ ｅ ， ＢＡＩ Ｊ ｉ ｎ ｇ
（ １ ． Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ，Ｆ ｉ ｎ ｅ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ，Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｃｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ