数学模型是深入研究无人机系统的基础，它至少可以在两方面为我们提供帮助：①数学模型能够将整个系统以精确量化的方式呈现在我们面前；②数学系统能够揭示出无人机系统中“肉眼”看不到的内在性质。举例来说，多旋翼无人机定距桨旋转产生升力是实际系统的真实运动表现。这些任务的要求在本质上需要设计人员能够对无人机系统各部分及内部关系等进行量化描述，并根据明确的指标求出精确设计参数值。......
2023-07-05
多旋翼无人机的姿态控制方式及定义
【摘要】：读者需要一些额外信息才能够精确描述无人机的飞行状态，这正是本节将介绍的内容：无人机姿态。）多旋翼无人机的姿态可以通过机体坐标系和NED坐标系之间的关系来定义。在机型介绍中，大家已经了解了多旋翼无人机在实际操作中的姿态控制方式。
读者已经可以获得无人机的位置和速度信息，并且能够把这部分数据转换到NED坐标系下，这当然前进了一大步，但还不足以让我们全面了解无人机的运动情况。请看图6.9：
图6.9 倒立飞行的Trex250（图片来源：维基百科用户Jblackmore）
当直升机型无人机进行3D飞行时，可以实现180°倒立。因此当我们拿到NED坐标系下的无人机位置和速度状态信息后，无人机依然可能有不同的运动状态，获取的外环状态信息已经不足以描述无人机详细的运动情况了，即该运动的解不唯一。读者需要一些额外信息才能够精确描述无人机的飞行状态，这正是本节将介绍的内容：无人机姿态。
与“姿态”对应的英文单词有两个“Attitude”或者“Orientation”，后者的意义更为明显即“指向”，常用于卫星姿态描述，在无人机领域比较习惯使用“Attitude”一词。（请思考问题：在工科、理科学习过程中是否应该掌握对应的专业英语技能？）
多旋翼无人机的姿态可以通过机体坐标系和NED坐标系之间的关系来定义。在机型介绍中，大家已经了解了多旋翼无人机在实际操作中的姿态控制方式。很容易直观地理解多旋翼无人机具备六个自由度（Degree of Freedom，DOF），沿机体坐标系三轴进行的线性运动以及绕机体坐标系三轴进行的旋转运动。自由度的定义是：确定一个质点的位置所需要的独立坐标的个数，读者也许会奇怪，三维坐标系中只有三个相互独立的坐标轴，怎么会有六个自由度呢？当引入旋转运动后，我们就不能把无人机看作一个质点，因为质点是无法旋转的，而要将其看作一个刚体。在无人机中有6个自由度，意味着我们需要六组基坐标来描述它的完整位置，这六组基坐标就是无人机所在R3空间中的三个坐标轴，以及围绕该三个坐标轴的姿态角，其中三个线性自由度的描述已经通过位置坐标和速度向量实现，还需要对三个旋转自由度进行描述。
有关城堡里学无人机：原理、系统与实现的文章
- 详细阅读
-
起落架的选择与多旋翼无人机机架结构及操作有关详细阅读
图5.47 不同起落架在高度，材料，形状等方面区别很大，而这些区别会对无人机起飞、降落造成影响机架对于搭载了外置有效负载的多旋翼无人机而言是非常必要的。多旋翼无人机的起落架可以分为两大类，一类具备自动收放功能，另一类则只能在起飞前、后进行折叠、拆卸或一直保持机架下放的状态。与折叠旋翼臂情况类似，如果读者的无人机起落架具备可折叠功能，务必在起飞前认真检查。具备自动收起功能的起落架可以有效避免这个问题。......
2023-07-05
-
无人机旋翼的选择及定距桨的优势详细阅读
对无人机旋翼的选择往往是项目需求进行实现的第一步。1）定距桨图5.33 1447与1047定距桨多旋翼无人机往往使用定距桨，定距桨的含义是桨距固定的旋翼，旋翼的升力计算与旋翼桨距有关系。它将旋翼相关参数简化为比例系数，对于长期从事设计的工程师或者现场操作人员而言，可以在无人机飞行现场快速计算无人机升力无疑是非常有利的。......
2023-07-05
-
无人机多旋翼无刷电动机的具体组成与推荐规格详细阅读
图5.35 3508-380KV无刷电动机常用的动力器件及具体组成根据无人机机型的不同而有很大区别。而多旋翼无人机则采用无刷电动机驱动定距桨，为无人机提供所需要的升力或姿态控制力矩。3）推荐螺旋桨规格对于爱好者或无人机使用者而言，电动机厂商提供的这项数据会给整个设计省去相当多的麻烦。......
2023-07-05
-
多旋翼自主飞行器：自由翱翔的科技拓展详细阅读
飞行器携带小铁板M1从示高线h1、h2间飞向B区，并在空中将小铁板M1投放到B区中心；飞行器从示高线h1、h2间飞回A区，在A区中心降落并停机。......
2023-06-23
-
旋翼臂的折叠功能对无人机的重要性详细阅读
同时旋翼臂是无人机的主要空间占用模块。图5.46 任何使用具备旋翼臂折叠功能无人机的读者都有必要在起飞前进行认真检查正因消费级无人机与行业级无人机都对便携性有一定要求，旋翼臂的折叠功能也自然而然地成为很多厂家在产品中标榜的卖点。飞前检查习惯的养成对于无人机行业的任何参与者而言都是非常必要的，尤其是旋翼臂采用折叠设计的情况。......
2023-07-05
-
鱼鹰运输机的多旋翼结构与多种飞行模式详细阅读
图4.22 鱼鹰运输机的三种飞行方式V-22为倾转旋翼式结构，具备三种典型飞行模式：直升机飞行模式、倾转过渡模式、飞机模式。V-22的两个旋翼并不是采用多旋翼飞行器惯用的定距桨，而是类似直升机主旋翼，具备挥舞铰与变距铰的变距桨。因此整体上来看，V-22具备多种飞行模式，旋翼结构与直升机相近。......
2023-07-05
-
四旋翼飞行器姿态控制的优化方案：Y6和Tri详细阅读
图4.24 四旋翼飞行器通过成对相反方向旋转的旋翼实现姿态控制四旋翼飞行器正反桨两两成对，分别向不同方向旋转，平衡扭矩并向旋翼“下方”推送气流，通过成对变化定距桨旋转速度，调整入流量来实现飞行器姿态控制。下面特别说明两种飞行器控制方式：Y6和Tricopter。图4.26 三旋翼飞行器控制示意图三旋翼飞行器可以称作Tricopter或者Y3，一般会在其中一个旋翼处增加伺服舵机调控飞行器姿态。......
2023-07-05
相关推荐