飛行控制方式

1.2.3飛行控制方式1.2.3飛行控制

圖1-11中，當(dāng)同時(shí)增加四個(gè)電機(jī)的輸出功率，螺旋槳轉(zhuǎn)速增加使得總的升力增大，當(dāng)總升力足以克服整機(jī)的重量時(shí)，四旋翼無人機(jī)便離地垂直上升；反之，同時(shí)減小四個(gè)電機(jī)的輸出功率，四旋翼無人機(jī)則垂直下降，直至平衡落地，實(shí)現(xiàn)了沿z軸的垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng)外界擾動(dòng)量為零時(shí)，在螺旋槳產(chǎn)生的升力等于四旋翼無人機(jī)的自重時(shí)，四旋翼無人機(jī)便保持懸停狀態(tài)。保證四個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速同步增加或減小是垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。圖1-11四旋翼無人機(jī)飛行原理1.垂直運(yùn)動(dòng)，即升降控制1.2多旋翼無人機(jī)的結(jié)構(gòu)及飛行原理1.2.3飛行控制

圖1-12中，電機(jī)1的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速保持不變。為了不因?yàn)槁菪龢D(zhuǎn)速的改變引起四旋翼無人機(jī)整體扭矩及總拉力改變，螺旋槳1與螺旋槳3轉(zhuǎn)速變量的大小應(yīng)相等。由于螺旋槳1的升力上升，螺旋槳3的升力下降，產(chǎn)生的不平衡力矩使機(jī)身繞y軸旋轉(zhuǎn)（方向如圖1-12）；四旋翼無人機(jī)首先發(fā)生一定程度的傾斜，從而使螺旋槳升力產(chǎn)生水平分量，因此可以實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)的后飛運(yùn)動(dòng)。抬頭，向后飛。同理，當(dāng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，機(jī)身便繞y軸向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，低頭，向前飛，實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)及前后運(yùn)動(dòng)。2.俯仰運(yùn)動(dòng)、前后運(yùn)動(dòng)圖1-12俯仰運(yùn)動(dòng)

與圖1-12的原理相同，在圖1-13中，改變電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速，保持電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速不變，則可使機(jī)身繞x軸旋轉(zhuǎn)（正向和反向），實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，四旋翼無人機(jī)首先發(fā)生一定程度的傾斜，從而使螺旋槳升力產(chǎn)生水平分量，因此可以實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)的側(cè)向飛運(yùn)動(dòng)。例如，電機(jī)4的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)2的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速保持不變，無人機(jī)左滾，向左運(yùn)動(dòng)。3.滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、側(cè)向運(yùn)動(dòng)（左右運(yùn)動(dòng)）圖1-13滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)1.2.3飛行控制

四旋翼無人機(jī)偏航運(yùn)動(dòng)可以借助螺旋槳產(chǎn)生的反扭矩來實(shí)現(xiàn)。螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由于空氣阻力作用會(huì)形成與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個(gè)螺旋槳中的兩個(gè)正轉(zhuǎn)，兩個(gè)反轉(zhuǎn)，且對角線上的各個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。反扭矩的大小與螺旋槳轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，四個(gè)螺旋槳產(chǎn)生的反扭矩相互平衡，四旋翼無人機(jī)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不完全相同時(shí)，不平衡的反扭矩會(huì)引起四旋翼無人機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖1-14中，當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，螺旋槳1和螺旋槳3對機(jī)身的反扭矩大于螺旋槳2和螺旋槳4對機(jī)身的反扭矩，機(jī)身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)的向右偏航運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向與電機(jī)1、電機(jī)3的轉(zhuǎn)向相反。4.偏航運(yùn)動(dòng)