呼和浩特航拍培訓(xùn)內(nèi)容之飛行原理及控制方法

垂直運(yùn)動

垂直運(yùn)動是五種運(yùn)動狀態(tài)中較為簡單的一種，在保證四旋翼無人機(jī)每個(gè)旋轉(zhuǎn)速度大小相等的倩況下，同時(shí)對每個(gè)旋翼增加或減小大小相等的轉(zhuǎn)速，呼和浩特?zé)o人機(jī)培訓(xùn)便可實(shí)現(xiàn)飛行器的垂直運(yùn)動。當(dāng)同時(shí)増加四個(gè)旋翼轉(zhuǎn)速時(shí)，使得旋翼產(chǎn)生的總升力大小超過四旋翼無人機(jī)的重力時(shí)，即，四旋翼無人機(jī)便會垂直上升；反之，當(dāng)同時(shí)減小旋翼轉(zhuǎn)速時(shí)，使得每個(gè)旋翼產(chǎn)生的總升力小于自身重力時(shí)，即，四旋翼無人機(jī)便會垂直下降，從而實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)的垂直升降控制。

翻滾運(yùn)動

翻滾運(yùn)動是在保持四旋翼無人機(jī)前后端旋翼轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變左右端的旋翼轉(zhuǎn)速，使得左右旋翼之間形成一定的升力差，從而使得沿飛行器機(jī)體左右對稱軸上產(chǎn)生一定力矩，導(dǎo)致在方向上產(chǎn)生角加速度實(shí)現(xiàn)控制的。如圖2.3所示，增加旋翼1的轉(zhuǎn)速，減小旋翼3的轉(zhuǎn)速，則飛行器傾斜于右側(cè)飛行；相反，減小旋翼４，增加旋翼２，則飛行器向左傾斜飛行。

俯仰運(yùn)動

四旋翼飛行器的俯仰運(yùn)動和滾動運(yùn)動相似，是在保持機(jī)身左右端旋翼轉(zhuǎn)速不變的前提下，通過改變前后端旋翼轉(zhuǎn)速形成前后旋翼升力差，呼和浩特航拍培訓(xùn)從而在機(jī)身前后端對稱軸上形成一定力矩，引起角方向上的角加速度實(shí)現(xiàn)控制的。如圖2.4所示，增加旋翼３的轉(zhuǎn)速，減小旋翼１的轉(zhuǎn)速，則飛行器向前傾斜飛行；反之，則飛行器向后傾斜。

偏航運(yùn)動

四旋翼的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過同時(shí)兩兩控制四個(gè)旋翼轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)控制的。保持前后端或左右端旋翼轉(zhuǎn)速相同時(shí)，呼和浩特?zé)o人機(jī)植保培訓(xùn)其便不會發(fā)生俯仰或滾動運(yùn)動；而當(dāng)每組內(nèi)的兩個(gè)旋翼與另一組旋翼轉(zhuǎn)速不同時(shí)，由于兩組旋翼旋轉(zhuǎn)方向不同，便會導(dǎo)致反扭矩力的不平衡，此時(shí)便會產(chǎn)生繞機(jī)身中心軸的反作用力，引起沿角角加速度。如圖2.3所示，當(dāng)前后端旋翼的轉(zhuǎn)速相等并大于左右端旋翼轉(zhuǎn)速時(shí)，因?yàn)榍罢哐仨槙r(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，后者相反，總的反扭矩沿逆時(shí)針方向，反作用力作用在機(jī)身中心軸上沿逆時(shí)針方向，引起逆時(shí)針偏航運(yùn)動；反之，則會引起飛行器的順時(shí)針偏航運(yùn)動。

綜上所述，四旋翼無人機(jī)的各個(gè)飛行狀態(tài)的控制是通過控制對稱的四個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速，形成相應(yīng)不同的運(yùn)動組合實(shí)現(xiàn)的。但是在飛行過程中卻有六個(gè)自由度輸出，因此它是一種典型的欠驅(qū)動，強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)。例如，旋翼1的轉(zhuǎn)速會導(dǎo)致無人機(jī)向左翻滾，同時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的力矩會大于順時(shí)針的力矩，從而進(jìn)一步使得無人機(jī)向左偏航，此外翻滾又會導(dǎo)致無人機(jī)的向左平移，可以看出，四旋翼無人機(jī)的姿態(tài)和平動是耦合的。