多旋翼飞行器原理

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1、四旋翼飞行器结构和原理1.结构形式旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构形式如图 1.1 所示。电*旅翼电机2电；几403图1丄四旋翼飞行器的结构形式飞行控制计算机文架2.工作原理四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变 化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机 但只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。2Z(詁垂直运衲滚转运胡(h)惭仰运渤-(!岸吭运动四旋翼飞行器的电机 1 和电

2、机 3 逆时针旋转的同时，电机 2 和电机 4 顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。在上图中，电机 1 和电机 3 作逆时针旋转，电机 2 和电机 4 作顺时 针旋转，规定沿 x 轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表 示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。（1）垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力 增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之， 同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现 了沿 z 轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的

3、 自重时，飞行器便保持悬停状态。（2）俯仰运动：在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降（改变 量大小应相等），电机 2、电机 4 的转速保持不变。由于旋翼 1 的升力上升， 旋翼 3 的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕 y 轴旋转，同理，当电机 1 的 转速下降，电机 3 的转速上升，机身便绕 y 轴向另一个方向旋转，实现飞行器 的俯仰运动。（3）滚转运动：与图 b 的原理相同，在图 c 中，改变电机 2 和电机 4 的转速， 保持电机 1 和电机 3 的转速不变，则可使机身绕 x 轴旋转（正向和反向），实 现飞行器的滚转运动。 （4）偏航运动：旋翼转动过程中由于空气阻力作用会 形

4、成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正 转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速 有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器 不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行 器转动。在图 d 中，当电机 1 和电机 3 的转速上升，电机 2 和电机 4 的转速 下降时，旋翼 1 和旋翼 3 对机身的反扭矩大于旋翼 2 和旋翼 4 对机身的反扭矩， 机身便在富余反扭矩的作用下绕 z 轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与电 机 1 、电机 3 的转向相反。（5）前后运动：要想实现飞行器在

5、水平面内前后、左右的运动，必须在水平面 内对飞行器施加一定的力。在图 e 中，增加电机 3 转速，使拉力增大，相应减 小电机 1 转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要 保持平衡。按图 b 的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力 产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。（在图 b 图 c 中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿 x、y 轴的 水平运动。）（6）倾向运动：在图 f 中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运 动完全一样。首先声明本人也是菜鸟，此教程就是从一个菜鸟的角度来讲解，现在论坛上的帖 子都突然

6、冒很多名词出来,又不成体系，我自己开始学的时候往往一头雾水，相 信很多新手也一样。所以在这个帖子里面，我都会把自己遇到的疑惑逐一讲解。【概述】1 、 diy 四轴需要准备什么零件无刷电机（4个）电子调速器（简称电调，4个，常见有好盈、中特威、新西达等品牌）螺旋桨（4个，需要2个正浆，2个反浆） 飞行控制板（常见有KK、FF、玉兔等品牌） 电池（11.1v航模动力电池）遥控器（最低四通道遥控器）机架（非必选） 充电器（尽量选择平衡充电器）2、四轴零件之间的接线与简单说明4 个电调的正负极需要并联（红色连一起，黑色连1 一起），并接到电池的正负 极上；电调 3 根黑色的电机控制线，连接电机；电调有

7、个 BEC 输出，用于输出 5v 的电压，给飞行控制板供电，和接收飞行控制 板的控制信号；遥控接收器连接在飞行控制器上，输出遥控信号，并同时从飞行控制板上得到 5v 供电；【基本原理与名词解释】1 、遥控器篇什么是通道？ 通道就是可以遥控器控制的动作路数，比如遥控器只能控制四轴上下飞，那么就 是 1 个通道。但四轴在控制过程中需要控制的动作路数有：上下、左右、前后、 旋转所以最低得 4 通道遥控器。如果想以后玩航拍这些就需要更多通道的遥控器了。什么是日本手、美国手？ 遥控器上油门的位置在右边是日本手、在左边是美国手，所谓遥控器油门，在四 轴飞行器当中控制供电电流大小，电流大，电动机转得快，飞得

8、高、力量大。反 之同理。判断遥控器的油门很简单，遥控器 2 个摇杆当中，上下板动后不自动回 到中间的那个就是油门摇杆。2、飞行控制板篇一般简称飞控就是这个东西了。飞控的用途？ 如果没有飞控板，四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致型等 原因形成飞行力量不平衡，后果就是左右、上下的胡乱翻滚，根本无法飞行，飞 控板的作用就是通过飞控板上的陀螺仪，对四轴飞行状态进行快速调整（都是瞬 间的事，不要妄想用人肉完成），如发现右边力量大，向左倾斜，那么就减弱右 边电流输出，电机变慢，升力变小，自然就不再向左倾斜。什么是X模式和+模式？飞行方向（X疸弍）飞行方向（+損式2I ICnmox.（om干

9、 k； DUS. 跆购买飞控的时候老板都要问这个问题，刷买什么模式的，以上就是区别。X 模式要难飞一点，但动作更灵活。+模式要好飞一点，动作灵活差一点，所以 适合初学者。特别注意，x模式和+模式的飞控安装是不同的（我只有kk飞控板，所以只能讲 kk 飞控）。如果飞控板安装错误，会剧烈的晃动，根本无法飞。1D9I inmDX.com工控扳阴甫遷対乖向的：4个电调據矽换肘匚x疊t不一耳；仪QuadCopter6)IXCopter丿、fV环rr念J（頃刃3&舷四均是刃中间密白住斷；* 丄牛电炳戈歸H3E式II廊祢洋r * 期竊掰鱷立卄选什么飞控好？ 个人意见初学的先来个 kk 飞控吧，最便宜，尝个鲜

10、够用了。电调篇 为什么需要电调？ 电调的作用就是将飞控板的控制信号，转变为电流的大小，以控制电机的转速。 因为电机的电流是很大的，通常每个电机正常工作时，平均有 3a 左右的电流， 如果没有电调的存在，飞控板根本无法承受这样大的电流（另外也没驱动无刷电 机的功能）。同时电调在四轴当中还充当了电压变化器的作用，将 11.1v 的电压变为 5v 为飞 控板和遥控器供电。买多大的电调？电调都会标上多少A,如20a, 40a这个数字就是电调能够提供的电流。大电流 的电调可以兼容用在小电流的地方。小电流电调不能超标使用。根据我简单测试,常见新西达 2212 加 1045 浆最大电机电流有可能达到了 5a

11、, 为了保险起见,建议这样配置用 30a 或 40a 电调（大家用 20a 电调的也多）, 说买大一点,以后还可以用到其他地方去。四轴专用电调是什么意思？ 因为四轴飞行要求,电调快速响应,而电调有快速响应和慢速响应的区别,所以 四轴需要快速响应的电调。其实大多数常见电调是可以编程的,能通过编程来设置响应速度。所以其实并没 有什么专用一说。电调编程什么意思？ 首先要说明电调是有很多功能模式的,选择这个功能就是对电调编程。编程的途径可以直接将电调连接至遥控接收机的油门输出通道（通常是 3通道）， 按说明书，在遥控器上通过搬动摇杆进行设置，这个方法比较麻烦，但节约。另 外，还可以通过厂家的编程卡来进

12、行设置（需要单独购买），方法简单，无需接 遥控器。为了保险，一定要将购买的电调设置一致，否则容易难于控制。如：电调的启动 模式不一样，那么有些都转很快了，有些还很慢，这就有问题了。注：通过遥控器进行设置电调，一定要接上电机，因为说明书上说的“滴滴”类 的声音，是通过电机发出来的。我开始就是因为没有接电机，还疑惑怎么没声音， 以为坏了。无刷电机与螺旋桨篇 电机分为有刷电机和无刷电机，不要买错了，无刷是四轴的主流。它力气大，耐 用。电机的型号含义？经常看人说什么2212 电机，2018 电机等等，到底是什么意思呢？这其实电机的 尺寸。不管什么牌子的电机，具体都要对应 4 位这类数字，其中前面 2

13、位是电机转子的 直径，后面2 位是电机转子的高度。注意，不是外壳哦。简单来说，前面 2 位越大，电机越肥，后面 2 位越大，电机越高。 又高又大的 电机，功率就更大，适合做大四轴。 通常 2212 电机是最常见的配置了。什么是电机 kv 值？每个无刷电机都会标准多少 kv 值，这个 kv 是外加 1v 电压对应的每分钟空转转 速，例如：1000kv电机，外加1v电压，电机空转时每分钟转1000转，外加2v 电压，电机空转就 2000 转了。桨的型号含义？同电机类似，桨也有啥1045,7040 这些4位数字，前面2 位代表桨的直径（单位：英寸1 英寸=254 毫米）后面 2 位是桨的角度。什么是

14、正反桨，为什么需要它？ 四轴飞行为了抵消螺旋桨的自旋，相隔的桨旋转方向是不一样的，所以需要正反 桨。正反桨的风都向下吹。适合顺时针旋转的叫正浆、适合逆时针旋转的是反浆。 安装的时候，一定记得无论正反桨，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）。电机与螺旋桨的搭配 这是非常复杂的问题，我自己也在研究当中，所以建议采用大家常见的配置吧， 但原理这里可以阐述一下。螺旋桨越大，升力就越大，但对应需要更大的力量来驱动； 螺旋桨转速越高，升力越大；电机的 kv 越小，转动力量就越大； 综上所述，大螺旋桨就需要用低 kv 电机，小螺旋桨就需要高 kv 电机（因为需要 用转速来弥补升力不足）

15、如果高 kv 带大桨，力量不够，那么就很困难，实际还是低俗运转，电机和电调 很容易烧掉。如果低 kv 带小桨，完全没有问题，但升力不够，可能造成无法起飞。 例如：常用 1000kv 电机，配 10 寸左右的桨。电池和充电器篇 为什么要选锂电池？ 同样电池容量锂电最轻，起飞效率最高。电池的多少 mah 时什么意思？ 表示电池容量，如 1000mah 电池，如果以 1000ma 放电，可持续放电 1 小时。如 果以 500mh 放电，可以持续放电 2 小时。电池后面的 2s，3s，4s 什么意思？代表锂电池的节数，锂电池1节标准电压为3.7v，那么2s电池，就是代表有2 个 3.7v 电池在里面，电压为 7.4v。电池后面多少 c 是什么意思？ 代表电池放电能力，这是普通锂电池和动力锂电池最重要区别，动力锂电池需要 很大电流放电，这个放电能力就是 C 来表示的。如 1000mah 电池标准为 5c，那么用5x1000mah，得出电池可以以5000mh的电流强度放电。这很重要，如果用低 c 的电池，大电流放电，电池会迅速损坏，甚至自燃。多少 c 快充是什么意思？这个与上面的 c 一样，只是将放电变成了充电，如