四軸飛行器原理、設計與控制

四軸飛行器設計與用途學院：廣東白云技師學院專業(yè)：電子信息工程與電氣技術〔技師本科〕制作學生：鄒劍平指導老師：廖高靈四軸飛行器簡介配置：單片機AVRATMEGA168PA三軸數(shù)字陀螺儀MPU—3050電機〔無刷〕XXD22121000KV電子調速器〔無刷〕好盈天行者40A螺旋槳1045電池格氏2200mAh11.1V25C機架DIY機架材料玻璃纖維鋁合金四軸飛行器飛行原理重心的距離相等,當對角兩個軸產(chǎn)生的升力相同時能夠保證力矩的平衡,四軸不會向任何一個四軸飛行器有四個電機呈十字形排列,驅動四片槳旋轉產(chǎn)生推力;四個電機軸距幾何中方向傾轉;而四個電機一對正轉,一對反轉的方式使得繞豎直軸方向旋轉的反扭矩平衡,保證了四軸航向的穩(wěn)定.此飛行控制板規(guī)定四軸電機的排布方式如下圖:前(1號),后(4號),右(3號),左(2號).

1,4號電機順時針方向旋轉,2,3號電機逆時針方向旋轉.四個電機的轉速做相應的變化即可實現(xiàn)四軸橫向、縱向、豎直方向和偏航方向上的運動:

當四軸需要向前方運動時,2,3號電機保持轉速不變,1號電機轉速下降,4號電機轉速上升,此時4號電機產(chǎn)生的升力大于1號電機的升力,四軸就會沿幾何中心向前傾轉,槳葉升力沿縱向的分力驅動四軸向前運動.

當四軸要轉向左轉向時,1,4號電機轉速上升,2,3號電機轉速下降,使向左的反扭距大于向右的反扭矩,四軸在反扭距的作用下向左旋轉.

四個槳產(chǎn)生的推力,超過或者低于四軸本身重力的時候能夠實現(xiàn)豎直方向上升與下降的運動,當槳的升力與四軸本身的重力相等的時候即實現(xiàn)懸停.

其他方式的運動原理與以上過程類似.四軸飛行原理雖然簡單,但實現(xiàn)起來還需很多工作要做.四軸飛行器控制流程圖PWM輸出單片機控制電子調速器PWM輸出單片機控制電子調速器遙控控制信號發(fā)射接收器接收分析同時產(chǎn)生相應PWM脈沖遙控控制信號發(fā)射接收器接收分析同時產(chǎn)生相應PWM脈沖擴展功能如：超聲波定高或氣壓計定高，三軸加速計，GPS導航，拉彩煙表演，F(xiàn)PV，火箭發(fā)射.......三軸陀螺儀敏感度調節(jié)〔PID參數(shù)調節(jié)〕擴展功能如：超聲波定高或氣壓計定高，三軸加速計，GPS導航，拉彩煙表演，F(xiàn)PV，火箭發(fā)射.......三軸陀螺儀敏感度調節(jié)〔PID參數(shù)調節(jié)〕1、2、3、4號四個電機啟動1、2、3、4號四個電機啟動三軸數(shù)字陀螺儀姿態(tài)檢測三軸數(shù)字陀螺儀姿態(tài)檢測四軸飛行器的優(yōu)點四軸飛行器與其他飛機比擬相對穩(wěn)定性高；四軸飛行器與其他飛機比擬相對抗風能力強；載重量大(本機最大平安載重1100g);姿態(tài)靈活，反響速度快；可超低空飛行；四軸飛行器主要用途可做無人偵察機，空中航拍〔FPV〕，可作為新型微型機器人。娛樂飛行表演四軸飛行器的特點及魅力除了深受DIY愛好者的青睞之外，還有幾點供大家品味：1、是它的相對簡單地機械構造。正因為簡單，平安指數(shù)大大提高。無論是作為航空模型還是作為遙控平臺，平安永遠是第一位的。2、是它的相對穩(wěn)定性。飛行姿態(tài)平滑穩(wěn)定，機械振動被僅可能地減小是四軸的又一魅力，裝載圖像設備再好不過了。3、是它的相對本錢低廉，花盡可能少的錢獲取最大的性價比是我們追求的境界，為工業(yè)開發(fā)其商業(yè)用途奠定了必要的根底。

最后，再為該新鮮事物〔確實沒誕生幾年〕潑幾盆冷水。四軸是電子工業(yè)高速開展的產(chǎn)物，也局限了它的超越性的成長。有效載荷就是它的一大瓶頸；有限的飛行時間