《多旋翼无人机设计》读书笔记

我看远山,远山悲悯

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第1章无人机概述

1.1无人机的概念

1.1.1 飞行器的定义和分类

无人机(Unmanned Aerial Vehicle)就是利用无线遥控或程序控制来执行特定航空任务的飞行器,是一种不搭载操作人员的动力空中飞行器。其采用空气动力为飞行器提供所需的升力,能够自动飞行或远程引导,既能一次性使用也能进行回收,能够携带致命性和非致命性有效负载

1.1.2 无人机的定义

1.2 多旋翼无人机的发展历程

1.3 典型多旋翼产品及其参数分析

1.4 多旋翼无人机系统的总体设计原则

1.5 实训一:多旋翼无人机参数对比调研分析

第2章多旋翼无人机的机械结构

2.1无人机机身结构

2.1.1无人机结构的一般要求

2.1.2无人机机身结构所采用的主要材料2.1.3 机臂结构与刚度

2.1.4 实训二:机臂的材料与尺寸选择册

2.1.5机舱及起落架的结构

2.2 飞行器机身减振

2.2.1多旋翼无人机的振动源

2.2.2自驾仪的减振措施

2.2.3 实训三:螺旋桨的静平衡及减振垫的选择2.2.4 实训四:传感数据的频谱分析及数字滤波器设计

2.3多旋翼无人机的惯量

2.3.1 重心

2.3.2 惯性矩及惯性积

第3章多旋翼无人机动力系统
3.1概述
3.2电池
3.2.1 常见的二次电池
3.2.2 锂电池的使用
3.2.3实训六:常见电池接口的识别及锂聚合物电池的充放电测试

3.3螺旋桨
3.3.1 螺旋桨产生的力及力矩
3.3.2 多旋翼无人机常见的螺旋桨
3.3.3 实训七:螺旋桨升力、扭矩参数测试
3.4无刷电机与电调
3.4.1无刷直流电机的参数
3.4.2外转子无刷直流电机的工作原理
3.4.3电调
3.4.4实训八:电机与螺旋桨的匹配测试实验

多旋翼无人机飞行控制系统

飞控是什么?

如同人类行走受大脑控制一样,多旋翼无人机也需要一个“大脑”——飞行控制系统(飞控)。这个“大脑”的核心功能是规划飞行路径、控制飞行器稳定完成飞行任务。例如,它能引导无人机从起飞点按预定路线飞抵目的地,并在遭遇外界干扰(如阵风或障碍物)时,保持稳定飞行

任务规划

  • 任务规划是航线飞行的重要步骤,是实现自主导航和飞行控制的有效途径。
  • 航线转移策略是指从航线上的任意点转入安全返航通道或从安全返航道转向应急迫降点或机场
  • 无人机任务规划需要考虑的因素有:飞行环境限制、无人机物理限制、飞行任务要求、实时性要求
  • 通信规划是指在执行任务的过程中,需要根据环境情况的变化制定一些通信任务,调整与任务控制站之间的通信方式等。
  • 航迹规划需要充分考虑电子地图的选取、标绘、航线预先规划以及在线调整时机。
  • 电子地图在无人机任务规划中的作用是显示无人机的飞行位置,画出飞行航迹、标识规划点以及显示规划航迹等。
  • 制定任务规划时还要考虑异常应急措施,即应急航线
  • 参加理论考试和实践考试前,应具有考试的证明和完成有关地面理论或飞行训练的证明。
  • 无人机物理限制对飞行航迹有限制包括最小转弯半径和最大俯仰角,加强理解
  • 飞行前预规划,即根据既定任务,结合环境限制于飞行约束条件,从整体上判定最有参考路径并装订特殊任务。
  • 预先规划是在无人机执行任务前,由地面控制站制定的,主要是综合任务要求、地理环境和无人机任务载荷等因素进行规划,其特点是约束和飞行环境给定,规划的主要目的是通过选用合适的算法谋求全局最优飞行航迹。
  • 无人机具有执行的飞行任务主要包括到达时间和进入目标方向等,需满足如下航迹距离约束,固定的目标进入方向
  • 无人机任务规划是指根据无人机需要完成任务、无人机的数量以及携带任务载荷的类型,对无人机制定飞行路线并进行任务分配
  • 大多数多旋翼飞行器自主飞行过程利 GPS用实现速度感知
  • 目标分配主要指执行任务过程中实现动作的时间点、方式和方法,设定机会航点的时间节点、飞行高度、航速、飞行姿态以及配合载荷设备的工作状态与模式,当无人机到达航点时实施航拍、盘旋等飞行任务
  • 航线规划应具备的功能包括:标准飞行轨道生成功能,常规的飞行任务航线生成、管理功能
  • 图元标注是任务完成的一项重要的辅助工作,细致规范图元标注将大幅度提高飞行安全性和任务完成质量。
  • 地面站电子地图显示的信息分为三个方面:一是 无人机位置和飞行航迹,二是无人机航迹规划信息,三是其他辅助信息,如图元标注

助信息,如图元标注

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发布于

2025-08-07

更新于

2025-08-18

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