多旋翼无人机技术基础 ppt课件
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多旋翼无人机技术基础课件2解剖
列、6系列和7系列翼型。其中6系列翼型在低速飞机的机翼中广泛使用，
1系列翼型主要用于螺旋桨翼型。
以NACA633 - 218为例，说明6系列翼型的数字意义。第1个数字6是
6数字翼型。第2个数字是零升力时最小压力点的相对横坐标位置的10倍
数值。第3个数字3是翼型的低阻升力系数范围，即高于或低于设计升力
随后下坠，造成严重的飞行事故，这种现象就是失速。不同的翼型在失速
时的特性并不相同。
（1）厚翼型
（2）较薄的翼型
（3）薄翼型
翼型的选择
翼型的选择是对现有各种翼型的几何参数和性能进行对比分析，
挑选出能满足飞行器空气动力学要求的翼型。选择翼型时通常要考虑以
下因素：
1．翼型总体外形的考虑
2．翼型几何参数的考虑
2．避免发生音障的限制
多旋翼无人机前飞时，向前转到正侧方的前行桨叶相对气流速度是
转动线速度加上前飞速度，如果飞行速度太快，使旋翼桨叶桨尖速度达
到音速的十分之九，即马赫数为0.9，局部气流的速度可能就达到音速，
产生局部激波，从而使气动阻力剧增。
3．避免机体过分倾斜的限制
由于多旋翼无人机向前飞行姿态的控制是由机体整体向前倾斜的角
）与焦点（F）重合。对于非对称翼型来说两者不重合。压力
中心（p）位置与焦点（F）的关系式
x p (C m C y ) (C m 0 C y ) x F
影响翼型空气动力的因素（1）
1．雷诺数Re
雷诺数（Reynolds number）是一种可用来表征流体流动情况的无量
纲数，以Re表示。在流体力学中，雷诺数Re是指给定来流条件下，流
油动与电动多旋翼无人机的比较
油动多旋翼无人机与电动多旋翼无人机都是目前市场上广泛受到
1系列翼型主要用于螺旋桨翼型。
以NACA633 - 218为例，说明6系列翼型的数字意义。第1个数字6是
6数字翼型。第2个数字是零升力时最小压力点的相对横坐标位置的10倍
数值。第3个数字3是翼型的低阻升力系数范围，即高于或低于设计升力
随后下坠，造成严重的飞行事故，这种现象就是失速。不同的翼型在失速
时的特性并不相同。
（1）厚翼型
（2）较薄的翼型
（3）薄翼型
翼型的选择
翼型的选择是对现有各种翼型的几何参数和性能进行对比分析，
挑选出能满足飞行器空气动力学要求的翼型。选择翼型时通常要考虑以
下因素：
1．翼型总体外形的考虑
2．翼型几何参数的考虑
2．避免发生音障的限制
多旋翼无人机前飞时，向前转到正侧方的前行桨叶相对气流速度是
转动线速度加上前飞速度，如果飞行速度太快，使旋翼桨叶桨尖速度达
到音速的十分之九，即马赫数为0.9，局部气流的速度可能就达到音速，
产生局部激波，从而使气动阻力剧增。
3．避免机体过分倾斜的限制
由于多旋翼无人机向前飞行姿态的控制是由机体整体向前倾斜的角
）与焦点（F）重合。对于非对称翼型来说两者不重合。压力
中心（p）位置与焦点（F）的关系式
x p (C m C y ) (C m 0 C y ) x F
影响翼型空气动力的因素（1）
1．雷诺数Re
雷诺数（Reynolds number）是一种可用来表征流体流动情况的无量
纲数，以Re表示。在流体力学中，雷诺数Re是指给定来流条件下，流
油动与电动多旋翼无人机的比较
油动多旋翼无人机与电动多旋翼无人机都是目前市场上广泛受到
多旋翼无人机技术基础课件第六章PPT演示课件
输入（激励） 输出（响应）
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。
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。
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。
无人机基础教程ppt1.3旋翼无人机的结构和原理
13 旋翼无人机飞行原理
滚转运动：当飞行器向左倾斜时，拉力在水平方向上的分力使得飞行器得以向左平移。同 理可以实现飞行器的向右平移。
偏航运动：当飞行器需要改变航向的时候，通常是借助于反扭力实现的。通过改变对角的 电机转数来破坏反扭力的平衡，使得飞行器向着扭力强得一侧旋转。
无人机 WURENJI 谢谢观看~
01 旋翼无人机基本组成
旋翼飞行器又叫多轴飞行器；它有三个 或三个以上的独立动力系统来进行各种控制 动作，不同于固定翼，旋翼机械结构简单， 只需要协调电机之间的转速即可实现控制。 它主要由支撑部分、执行部分、能源和调速 部分和控制部分四部分组成。
02 旋翼无人机基本组成
支撑部分
旋翼无人机支撑部分包括： 机架、起落架。
பைடு நூலகம்
09 旋翼无人机飞行原理
反扭：当螺旋桨受到电机驱动而旋转的时候，会对电机产生一个相反的扭力，使得电机朝 相反的方向旋转。这种现象叫做反扭现象。当机臂一端固定的驱动装置使螺旋桨产生旋转运动 的时候，机臂会以电机轴为中心发生与螺旋桨转动方向相反的相对转动。
10 旋翼无人机飞行原理
当一对机臂的两端固定两个 同向旋转的螺旋桨时，机臂会以自 为中点为旋转中心产生与螺旋桨旋 转方向相反的自转运动。
06 旋翼无人机基本组成
执行部分
旋翼无人机执行部分包括： 电池、电调。
电池：电池是无人机的供电 装置，给电机和机载电子设备供 电。
电调：电子调速器，将飞控 的控制信号，转变为电流信号， 用于控制电机转速。
07 旋翼无人机基本组成
控制部分
旋翼无人机执行部分包括： 遥控装置、GPS。
遥控装置：遥控设备用于对 无人机发送各种控制指令，是人 与飞行器之间的连接设备。
多旋翼无人机技术基础1ppt课件
（1）管制空域
（2）监视空域
（3）报告空域
精选ppt课件
15
无人机飞行空域划分和分类管理
（1）无人机飞行空域划分
①视距内运行（Visual Line of Sight operations，VLOS） ②超视距运行（Extended VLOS，EVLOS） ③融合空域
④隔离空域
⑤人口稠密区
⑥重点地区
（1）自然系统
（2）人造系统
（3）复合系统
（4）静态系统与动态系统
（5）封闭系统与开放系统
（6）实体系统与虚拟系统
2．系统论的基本理论
（1）整体的功能不等于各部分功能之总和
（2）系统的结构决定系统的功能
（3）动态观点
（4）最优化观点
精选ppt课件
3
控制论的基本概念
1．控制和控制论的定义
控制是施控者作用于受控对象的一种主动行为，使受控 对象按照施控者的意愿行动。
⑦机场净空区
（2）无人机飞行管理的分类：共分为七类
（3）无须证照管理的无人机
①Ⅰ类无人机（空机重量和起飞全重小于1.5千克）。
②在室内、拦网内等隔精离选空ppt间课件运行的无人机。
16
无人机飞行管理的要求
①无人机云系统（简称无人机云） ②电子围栏 ③主动反馈系统 ④被动反馈系统 ⑤民用无人机驾驶员资格要求 ⑥禁止洒驾 ⑦控制能力要求
④全国大学生机器人电视大赛。
⑤中国教育机器人大赛。
⑥全国青少年科普竞赛。
⑦ABB杯自动化大赛。 ⑧中国机器人大赛。
（2）软件技术
（3）硬件成本
精选ppt课件
12
多旋翼无人机典型案例
1．TXJ-ZB-01植保型油动变距多旋翼无人机
（2）监视空域
（3）报告空域
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15
无人机飞行空域划分和分类管理
（1）无人机飞行空域划分
①视距内运行（Visual Line of Sight operations，VLOS） ②超视距运行（Extended VLOS，EVLOS） ③融合空域
④隔离空域
⑤人口稠密区
⑥重点地区
（1）自然系统
（2）人造系统
（3）复合系统
（4）静态系统与动态系统
（5）封闭系统与开放系统
（6）实体系统与虚拟系统
2．系统论的基本理论
（1）整体的功能不等于各部分功能之总和
（2）系统的结构决定系统的功能
（3）动态观点
（4）最优化观点
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3
控制论的基本概念
1．控制和控制论的定义
控制是施控者作用于受控对象的一种主动行为，使受控 对象按照施控者的意愿行动。
⑦机场净空区
（2）无人机飞行管理的分类：共分为七类
（3）无须证照管理的无人机
①Ⅰ类无人机（空机重量和起飞全重小于1.5千克）。
②在室内、拦网内等隔精离选空ppt间课件运行的无人机。
16
无人机飞行管理的要求
①无人机云系统（简称无人机云） ②电子围栏 ③主动反馈系统 ④被动反馈系统 ⑤民用无人机驾驶员资格要求 ⑥禁止洒驾 ⑦控制能力要求
④全国大学生机器人电视大赛。
⑤中国教育机器人大赛。
⑥全国青少年科普竞赛。
⑦ABB杯自动化大赛。 ⑧中国机器人大赛。
（2）软件技术
（3）硬件成本
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12
多旋翼无人机典型案例
1．TXJ-ZB-01植保型油动变距多旋翼无人机
多旋翼无人机入门实践 ppt课件
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4
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
ppt课件
5
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
ppt课件
1
目录
contents
01 基本组成 飞行原理 02
03 飞行控制系统 实操 04
ppt课件
2
01
基本组成
ppt课件
3
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。
ppt课件
13
03
飞行控制系统
ppt课件
14
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。
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
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
多旋翼无人机飞行原理(课件)
结语
总的来说，多旋翼无人 机的飞行原理主要包括 飞行稳定性、悬停控制 和飞行姿态控制三个方 面。通过合理地控制螺 旋桨的转速和推力，飞 行器可以实现稳定的飞 行、精确的悬停和灵活 的飞行动作，为无人机 的各种应用领域提供了 广阔的发展空间。
谢谢大家
多旋翼无人机飞行原理
授课人：
目录
01
02
03
飞行 基础
稳定 性
动作 控制
飞行的 基础
飞行
基础
PICTURE
AND OTHER
多旋翼无人机的飞行稳定性是 其飞行的基础。飞行稳定性包 括飞行器的自稳性和控制系统 的稳定性两个方面。
飞行
基础
自稳性是指在没有外部干扰情况下， 飞行器能够保持平稳飞行的能力。
稳定性
关键键
为了实现悬停，需要通过控 制螺旋桨的转速来平衡重力 和升力
悬停
同时通过调整螺旋桨的推力 来对抗
微 分
积
悬停
分
悬停控制通常基于PID（比例、积分、微分）控制算法，通过对飞行姿态的控制，调整 螺旋桨的转速和推力来实现精确的悬停。
动作
控制
TEXT
多旋翼无人机的飞行姿 态控制是实现飞行动作 和航向控制的关键。
飞行姿态控制是指通过 调整不同螺旋桨的推力 和转速，改变飞行器的 倾斜角度和旋转角速度， 从而实现不同的飞行动 作和航向控制。
TEXT
TEXT
为了实现飞行姿态控制， 多旋翼无人机通常采用 陀螺仪和加速度计等传 感器来感知飞行器的姿 态，通过飞控系统对传 感器数据进行处理，并 输出相应的控制信号来 实现不同的飞行动作。
稳定性则是指控制系统能够将飞行器从初始状态平 稳引导到期望的状态。
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