四轴无人机怎么操作起飞(四旋翼无人机结构图)

1.硬件组成:机架,4个螺旋桨, 4个电机,4个电调,1信号接收器,1个飞控板,1个 稳压模块,一个电池

螺旋桨:四个螺旋桨都要提供升力,同时要抵消螺旋桨的自旋,所以需要正反桨,即对角的桨旋转反向相同,正反相同。相邻的桨旋转方向相反,正反也相反。有字的一面是向上的(桨叶圆润的一面要和电机旋转方向一致)

电机:电机的kv值:1v电压,电机每分钟的空转速度。kv值越小,转动力越大。电机与螺旋桨匹配:螺旋桨越大,需要较大的转动力和需要的较小的转速就可以提供足够大的升力,因此桨越大,匹配电机的kv值越小。

电调:将飞控板的控制信号,转变为电流的大小,控制电机的转速,同时给飞控板供电。电调将电池提供的11.1v的电压变为3.3v为飞控板供电。

信号接收器:接收遥控器的信号,给飞控板。通过飞控板供电。

遥控器:需要控制俯仰(y轴)、偏航(z轴)、横滚(x轴)、油门(高度),最少四个通道。遥控器分为美国手和日本手。美国手油门(摇杆不自动返回),偏转在左,俯仰,横滚在右。

飞控板:通过3个方向的陀螺仪和3轴加速度传感器控制飞行器的飞行姿态。

四旋翼无人机原理以及组装过程

2.飞行原理

1.1 PID控制(P:比例控制 I:积分控制 D:微分控制):

比例控制:将控制器输入的误差按照一定比例放大

积分控制:但是处于稳态的系统也会有一定的误差,为了消除稳态下的误差,将稳态下的误差在时间上积分,积分项随着时间的增大会趋于0,因此积分减少了比例控制带来的稳态误差

微分控制:根据输入误差信号的变化率(微分)预测误差变化的趋势,避开被控对象的滞后特性,实现超前控制

参数调整:根据被控过程的特性不断调整PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小

1.2运动原理

四轴旋翼分为“+”和“x”型,“+”型飞控板的正前方是旋翼,“x”型飞控板正前方为夹角等分线。如下图为“x”型四旋翼的飞行原理图。

俯仰:绕y轴旋转,前低后高爬升,1,2转速减小,3,4转速增大,pitch为负

横滚:绕x轴旋转,2,3转速增大,1,4转速减小,机体右滚,roll值为正

偏航:绕z轴旋转,假设2,4顺时针,1,3逆时针,当2,4转速增大,1,3转速减小时,机头右偏,yaw值为正

垂直:调节油门大小,四个旋翼的转速同时变大或者变小

pitch yaw roll值分析:

俯仰角(pitch):正半轴位于坐标原点的水平面之上(抬头)时,俯仰角为正,否则为负

滚转角(roll): 机体向右滚为正,反之为负

偏航角(yaw):机头右偏航为正,反之为负

四旋翼无人机原理以及组装过程

3.遥控器的使用

模式设置:固定翼模式/直升机模式(四轴飞行器为固定翼,靠螺旋桨提供升力)

解锁: 油门最低,方向舵最右,副翼(横滚)最右。并观察pitch,roll,yaw是否为0,注意四个角尽量在同一水平面。

控制:如下图

加减油门控制垂直升降;

方向舵控制机头左右偏航,即绕Z轴旋转;

升降舵控制俯仰,上推机头压低,机身上升,下拉机头太高,机身降低;

四旋翼无人机原理以及组装过程

四旋翼无人机原理以及组装过程

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