科技创新论文-四轴航拍飞行器动力系统的设计大学论文

航空制造工程学院

创新能力综合训练

研究报告

题目：四轴航拍飞行器动力系统的设计所属课题：四轴航拍飞行器的设计

学院：航空制造工程学院

专业名称：飞行器制造工程

班级学号：

学生姓名：

合作者：

指导教师：

二O一五年十一月

主要创新点

设计思想：

四轴飞行器的摄像头通过图传发射器将信号发射出去，地面图传接收器接受信号并通过转换器将信号转换为wifi信号，通过手机app接收wifi信号即可实现手机的实时监看。动力系统采用了四个无刷电机对四个旋翼的控制，从而实现四驱来控制飞行器的姿态。

分工合作：

1 结构设计（机架，螺旋桨，云台等）

2动力系统（电机，电池，电刷等）

3控制系统（飞控，遥控，图传等）

四轴航拍飞行器动力系统的研究

姓名：班级：

指导老师：

摘要：四轴飞行器，又称四旋翼飞行器、四旋翼直升机，简称四轴、四旋翼。这四轴飞行器(Quadrotor)是一种多旋翼飞行器。四轴飞行器的四个螺旋桨采用了电机直连的简单机构，研究了十字形的布局允许飞行器通过改变电机转速获得旋转机身的力，从而调整自身姿态。具体的技术细节在"基本运动原理"中讲述。结果表明因为它固有的复杂性，历史上从未有大型的商用四轴飞行器。近年来得益于微机电控制技术的发展，稳定的四轴飞行器得到了广泛的关注，应用前景十分可观。

关键字：四轴飞行器航拍动力

Study of power system of aerial quadrotor

Student name:Class:

Supervisor:

Abstrct:Quadrotor,it means four rotor aircraft,four rotor helicopter,which referred to as “four shaft”or “four rotor”.The quadrotor is a kind of aircraft with several rotor.The four rotors of the quadrotor are directly connected to simple mechanism of the motor.The layout of the cross makes it have the rotating body force by changing the speed of the machine to adjust their attitude.more specific details will be talked in “The basic principle of movement”. The quadrotor is complex of its nature.It turn out that because of this,so it never has been designed for large commercial quadrotor in history.Recently,with the development of the micro-control technology,the quadrotor got its attention,considerable of its application scenario.

Keyword: four-shaft aircraft aerial power

目录

第一章绪论

1.1 引言 (4)

1.2 背景 (4)

第二章四轴航拍飞行器的组成

2.1 机身结构 (7)

2.2动力系统 (7)

2.3 控制系统 (8)

第三章四轴航拍飞行器的原理

3.1 结构原理 (10)

3.1.1 折叠自动控制原理 (10)

3.2 基本运动原理 (11)

第四章动力系统的设计

4.1 电机 (14)

4.2 电池、充电器 (14)

4.3 电调 (15)

第五章用途与发展

5.1 功能与应用 (16)

5.2 技术前沿 (16)

参考文献 (17)

第一章绪论

1.1引言

20世纪90年代之后，随着微机电系统（MEMS）研究的成熟，几克重的MEMS 惯性导航系统被制作了出来，使得多旋翼飞行器的自动控制器可以做了。但是MEMS传感器数据噪音很大，不能直接读出来用，于是人们又花了一些年的时间研究MEMS去噪声的各种数学算法。这些算法以及自动控制器本身通常需要速度比较快的单片机来运行，于是人们又等了一些年时间，等速度比较快的单片机诞生。接着人们再花了若干年的时间理解多旋翼飞行器的非线性系统结构，给它建模、设计控制算法、实现控制算法。

因此，直到2005年左右，真正稳定的多旋翼无人机自动控制器才被制作出来。之前一直被各种技术瓶颈限制住的多旋翼飞行器系统突然出现在人们视野中，大家惊奇地发现居然有这样一种小巧、稳定、可垂直起降、机械结构简单的飞行器存在。一时间研究者趋之若鹜，纷纷开始多旋翼飞行器的研发和使用。

1.2背景

1907 年，法国Breguet兄弟制造了第一架四旋翼式直升机，这次飞行中没有用到任何旋翼式直升机，这次飞行中没有用到任何的控制，所以飞行稳定性是很差。

图1

1921年，George De Bothezat在美国俄亥俄州西南部城市代顿的美国空军部建造了另架大型的四旋翼直升机先后进行了一架大型的四旋翼直升机，先后进行了100多次的飞行试验但是仍然无法很好的控制其飞行，并且没有达到美国空军标准。

图2

1924 年，出现了一种叫做Oemichen的四旋翼直升机，直升机首次实现了1km 的垂直飞行。

图3