无人机的组成部分
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旋翼无人机的组成部分
1、动力系统
(1)电动机
小型四旋翼无人机(轴距250mm左右)大都选用KV2000左右(配5-6寸桨)的电机。
(2)电子调速器
电子调速器用于驱动无刷直流电机,比较重要的参数是工作电流,刷新频率,重量。
一般而言,当前市场上的大部分电子调速器的刷新频率都大于400hz。
(3)电调连接板
电调连接板,其本质为一块电源配电板,用于简化电池与电调、电调与飞控之间的电气连接,同时可以避免导线拆装时的反复焊接。
(4)桨叶
桨叶与电机的搭配主要是从机架大小、能否提供足够动力这两方面进行考虑。
(5)电池
现在几乎所有的四旋翼无人机都使用锂电池,主要考量电池的容量、放电速率、自身重量。
如:ACE格瑞普2200mAh锂电池,充电倍率20C,重量186g,尺寸25mm*34mm*105mm
2、支撑和外观系统
支撑和外观系统(机架)是指无人机的承载平台,所有设备都是用机架承载起来飞上天上的,所以无人机的机架好坏,很大程度上决定了这部无人机的使用寿命。
衡量一个机架的好坏,可以从坚固程度、使用方便程度、元器件安装是否合理等等方面考察。
现在常见的无人机,多数指多轴飞行器的形式,机架的组成大同小异,主要由中心板、力臂、脚架组成,有结构简单的特点。
多轴飞行器的轴数,从两轴开始,到十多轴都有,但常见的还是以4、6、8轴为主。
轴数越多、螺旋桨越多、机架的负载就越大,但相对地结构也就变得越复杂。
3、飞控制系统
(1)飞控原理
四旋翼飞行器的控制系统分为两个部分:飞行控制系统和无刷直流电机调速系统。
飞行控制系统通过IMU惯性测量单位(由陀螺传感器和加速度传感器组成)检测飞行姿态,通过无线通讯模块与地面遥感器通讯。
4个无刷直流电机调速系统总线与飞行控制器通信,通过4个无刷直流电机的转速来改变飞行姿态,整个系统采用低压电池供电。
四旋翼飞行器是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。
由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化,这样会导致其动力部稳定,所以需要一种能够长期保稳定的控制方法。
四旋翼飞行器还是一种六自由度的垂直升降机,因此非常适合静态和准静态条件下飞行。
但是四旋翼飞行器只有四个输入力,同时却有六个状态输出,所以它又是一种欠驱动系统。
【在空间共有6个自由度(分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作),这6个自由度的控制都可以通过调节不同电机的转速来实现。
基本运动状态分别是:(1)垂直运动;(2)俯仰运动;(3)滚转运动;(4)偏航运动;(5)前后运动;(6)侧向运动。
】
(2)飞控的结构
(3)当前流行飞控系统
泰世330X型四旋翼微型飞行器飞控系统。