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四翼飞行器结构和原理

上传者:杜云飞
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上传时间:2015-05-05
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四翼飞行器结构和原理



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。


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。
四旋翼飞行器的电机 1 和电机 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

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