無人機系統的基本結構介紹

無(wu)(wu)人(ren)機(ji)系(xi)(xi)統主要(yao)包括(kuo)飛(fei)機(ji)機(ji)體、飛(fei)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統、數(shu)據(ju)(ju)鏈系(xi)(xi)統、發(fa)射(she)回收(shou)系(xi)(xi)統、電源系(xi)(xi)統等(deng)。飛(fei)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統又稱為飛(fei)行管理與(yu)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統，相當于無(wu)(wu)人(ren)機(ji)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)“心臟(zang)”部(bu)分，對(dui)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)的(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)、數(shu)據(ju)(ju)傳輸的(de)(de)(de)可靠性(xing)(xing)、精確(que)度、實時性(xing)(xing)等(deng)都有重要(yao)影響，對(dui)其飛(fei)行性(xing)(xing)能(neng)起決(jue)定性(xing)(xing)的(de)(de)(de)作用；數(shu)據(ju)(ju)鏈系(xi)(xi)統可以保證對(dui)遙控(kong)(kong)指令的(de)(de)(de)準確(que)傳輸，以及(ji)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)接(jie)收(shou)、發(fa)送(song)信(xin)息的(de)(de)(de)實時性(xing)(xing)和(he)可靠性(xing)(xing)，以保證信(xin)息反(fan)饋的(de)(de)(de)及(ji)時有效性(xing)(xing)和(he)順(shun)利(li)、準確(que)的(de)(de)(de)完(wan)成任務。發(fa)射(she)回收(shou)系(xi)(xi)統保證無(wu)(wu)人(ren)機(ji)順(shun)利(li)升空(kong)以達(da)到(dao)安全的(de)(de)(de)高(gao)度和(he)速度飛(fei)行，并在執行完(wan)任務后(hou)從(cong)天(tian)空(kong)安全回落到(dao)地(di)面。

該圖片由注冊用戶"互聯網說"提供，版權聲明反饋

無(wu)人機是(shi)一種自(zi)帶(dai)動力的、無(wu)線電(dian)遙控或自(zi)主飛行(xing)的、能執行(xing)多(duo)種任務(wu)并能多(duo)次使用的無(wu)人駕駛(shi)飛行(xing)器。要實現無(wu)人機的自(zi)主飛行(xing)、順利(li)完(wan)成指(zhi)定任務(wu)，其(qi)飛行(xing)控制(zhi)、導(dao)航與制(zhi)導(dao)是(shi)最關鍵的技術。

無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)自(zi)動(dong)飛(fei)(fei)(fei)行控制(zhi)系統(tong)的(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任務是(shi)當無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)在(zai)空(kong)中(zhong)受到干擾時保持飛(fei)(fei)(fei)機(ji)(ji)姿態與(yu)航跡(ji)的(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)(ding)(ding)，以及(ji)按地面無(wu)(wu)線傳輸指令的(de)(de)(de)要求，改變(bian)飛(fei)(fei)(fei)機(ji)(ji)姿態與(yu)航跡(ji)，并完成導(dao)航計算、遙測數(shu)(shu)據傳送、任務控制(zhi)與(yu)管(guan)理等(deng)。無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)導(dao)航系統(tong)的(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任務是(shi)控制(zhi)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)按照預定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)任務航路飛(fei)(fei)(fei)行。實現導(dao)航的(de)(de)(de)基(ji)本(ben)條件是(shi)必(bi)須(xu)能夠確(que)定(ding)(ding)(ding)(ding)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)飛(fei)(fei)(fei)行的(de)(de)(de)實時位置和(he)速(su)度(du)等(deng)相(xiang)關(guan)參數(shu)(shu)信息。制(zhi)導(dao)系統(tong)的(de)(de)(de)基(ji)本(ben)任務是(shi)確(que)定(ding)(ding)(ding)(ding)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)與(yu)目(mu)標的(de)(de)(de)相(xiang)對位置，操縱(zong)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)飛(fei)(fei)(fei)行，在(zai)一定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)準確(que)度(du)下(xia)，引(yin)導(dao)無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)沿預定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)軌跡(ji)飛(fei)(fei)(fei)向(xiang)目(mu)標。對于無(wu)(wu)人(ren)機(ji)(ji)來說(shuo)，在(zai)自(zi)動(dong)飛(fei)(fei)(fei)行控制(zhi)系統(tong)的(de)(de)(de)基(ji)礎上，導(dao)航、制(zhi)導(dao)和(he)飛(fei)(fei)(fei)控系統(tong)之間是(shi)相(xiang)互(hu)聯系的(de)(de)(de)。

無人機飛控系統的工作原理

無(wu)人機飛(fei)(fei)(fei)行(xing)控(kong)制系統（Flight control system）簡稱飛(fei)(fei)(fei)控(kong)，可以看(kan)作飛(fei)(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)的(de)大腦(nao)。多軸飛(fei)(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)的(de)飛(fei)(fei)(fei)行(xing)、懸停，姿(zi)態(tai)變化等等都(dou)是由多種(zhong)傳感(gan)器(qi)(qi)將飛(fei)(fei)(fei)行(xing)器(qi)(qi)本身的(de)姿(zi)態(tai)數據(ju)傳回飛(fei)(fei)(fei)控(kong)，再由飛(fei)(fei)(fei)控(kong)通過運算(suan)和判(pan)斷(duan)下達指令，由執(zhi)行(xing)機構完成(cheng)動作和飛(fei)(fei)(fei)行(xing)姿(zi)態(tai)調(diao)整。

懸(xuan)停(ting)(ting)是飛(fei)(fei)行(xing)控制(zhi)系統(tong)的重(zhong)要動(dong)作(zuo)，在懸(xuan)停(ting)(ting)狀態(tai)下，無人機(ji)四個旋翼(yi)具有相等(deng)的轉(zhuan)速(su)，產(chan)生的上升合(he)力(li)正好與自身(shen)重(zhong)力(li)相等(deng)，并且因為旋翼(yi)轉(zhuan)速(su)大小相等(deng)，前后(hou)端轉(zhuan)速(su)和(he)左(zuo)右端轉(zhuan)速(su)方向相反(fan)，從而使得飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)總扭矩為零，使得飛(fei)(fei)行(xing)器(qi)靜(jing)止在空中，實現懸(xuan)停(ting)(ting)狀態(tai)。

垂直(zhi)運動是飛(fei)行控制系統的(de)普通動作，在保證(zheng)四旋翼(yi)(yi)無(wu)人機(ji)(ji)每(mei)個(ge)(ge)旋轉速(su)(su)度大小(xiao)相等(deng)的(de)倩況(kuang)下(xia)，同時(shi)(shi)(shi)對每(mei)個(ge)(ge)旋翼(yi)(yi)增加或減小(xiao)大小(xiao)相等(deng)的(de)轉速(su)(su)，便可實現飛(fei)行器(qi)的(de)垂直(zhi)運動。當(dang)同時(shi)(shi)(shi)増加四個(ge)(ge)旋翼(yi)(yi)轉速(su)(su)時(shi)(shi)(shi)，使得旋翼(yi)(yi)產生的(de)總(zong)升(sheng)力大小(xiao)超(chao)過四旋翼(yi)(yi)無(wu)人機(ji)(ji)的(de)重力時(shi)(shi)(shi)，即(ji)，四旋翼(yi)(yi)無(wu)人機(ji)(ji)便會垂直(zhi)上升(sheng)。反之，則垂直(zhi)下(xia)降。

翻滾運(yun)動是(shi)在保持(chi)四旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)無人機(ji)前后端旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)轉(zhuan)速(su)不(bu)變的情況下(xia)，通過改變左右(you)(you)端的旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)轉(zhuan)速(su)，使得(de)左右(you)(you)旋(xuan)(xuan)翼(yi)(yi)之間形成一定的升(sheng)力(li)差，從而(er)使得(de)沿飛行器機(ji)體左右(you)(you)對(dui)稱(cheng)軸上產(chan)生(sheng)一定力(li)矩(ju)，導致在方向(xiang)上產(chan)生(sheng)角加速(su)度實現控(kong)制的。

俯仰(yang)運(yun)動是在保持機身(shen)左右(you)端(duan)旋(xuan)(xuan)翼轉速不變的前提(ti)下，通過改變前后(hou)端(duan)旋(xuan)(xuan)翼轉速形(xing)成(cheng)前后(hou)旋(xuan)(xuan)翼升(sheng)力差，從而(er)在機身(shen)前后(hou)端(duan)對稱軸上形(xing)成(cheng)一定力矩，引起角方向上的角加(jia)速度實現控(kong)制的，而(er)偏航運(yun)動是通過同(tong)時兩(liang)(liang)兩(liang)(liang)控(kong)制四個旋(xuan)(xuan)翼轉速實現控(kong)制的。