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无人机系统的基本结构及工作原理

2022-3-17 10:29| 发布者: 公路美学| 查看: 1335| 评论: 0

摘要: 无人机系统主要包括飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等。飞控系统又称为飞行管理与控制系统,相当于无人机系统的“心脏”部分,对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重 ...

无人机系统主要包括飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等。飞控系统又称为飞行管理与控制系统,相当于无人机系统的“心脏”部分,对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响,对其飞行性能起决定性的作用;数据链系统可以保证对遥控指令的准确传输,以及无人机接收、发送信息的实时性和可靠性,以保证信息反馈的及时有效性和顺利、准确的完成任务。发射回收系统保证无人机顺利升空以达到安全的高度和速度飞行,并在执行完任务后从天空安全回落到地面。


无人机是一种自带动力的、无线电遥控或自主飞行的、能执行多种任务并能多次使用的无人驾驶飞行器。要实现无人机的自主飞行、顺利完成指定任务,其飞行控制、导航与制导是最关键的技术。


无人机自动飞行控制系统的基本任务是当无人机在空中受到干扰时保持飞机姿态与航迹的稳定,以及按地面无线传输指令的要求,改变飞机姿态与航迹,并完成导航计算、遥测数据传送、任务控制与管理等。无人机导航系统的基本任务是控制无人机按照预定的任务航路飞行。实现导航的基本条件是必须能够确定无人机飞行的实时位置和速度等相关参数信息。制导系统的基本任务是确定无人机与目标的相对位置,操纵无人机飞行,在一定的准确度下,引导无人机沿预定的轨迹飞向目标。对于无人机来说,在自动飞行控制系统的基础上,导航、制导和飞控系统之间是相互联系的。


无人机飞控系统的工作原理


无人机飞行控制系统(Flight control system)简称飞控,可以看作飞行器的大脑。多轴飞行器的飞行、悬停,姿态变化等等都是由多种传感器将飞行器本身的姿态数据传回飞控,再由飞控通过运算和判断下达指令,由执行机构完成动作和飞行姿态调整。


悬停是飞行控制系统的重要动作,在悬停状态下,无人机四个旋翼具有相等的转速,产生的上升合力正好与自身重力相等,并且因为旋翼转速大小相等,前后端转速和左右端转速方向相反,从而使得飞行器总扭矩为零,使得飞行器静止在空中,实现悬停状态。


垂直运动是飞行控制系统的普通动作,在保证四旋翼无人机每个旋转速度大小相等的倩况下,同时对每个旋翼增加或减小大小相等的转速,便可实现飞行器的垂直运动。当同时増加四个旋翼转速时,使得旋翼产生的总升力大小超过四旋翼无人机的重力时,即,四旋翼无人机便会垂直上升。反之,则垂直下降。


翻滚运动是在保持四旋翼无人机前后端旋翼转速不变的情况下,通过改变左右端的旋翼转速,使得左右旋翼之间形成一定的升力差,从而使得沿飞行器机体左右对称轴上产生一定力矩,导致在方向上产生角加速度实现控制的。


俯仰运动是在保持机身左右端旋翼转速不变的前提下,通过改变前后端旋翼转速形成前后旋翼升力差,从而在机身前后端对称轴上形成一定力矩,引起角方向上的角加速度实现控制的,而偏航运动是通过同时两两控制四个旋翼转速实现控制的。



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