无人机基础-ppt课件.ppt
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1、郝可新编著将 进 入 黄 金 发 展 轨 道 近百年缓慢发展 | 未来10-20年 将 进 入 黄 金 发 展 轨 道 近百年缓慢发展 | 未来10-20年 郝可新编著郝可新编著无人机基础教学郝可新编著无人机是无人驾驶飞机的简称(Unmanned Aerial Vehicle,英文简称UAV),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机,包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。广义地看也包括临近空间飞行器(20-100公里空域),如平流层飞艇、高空气球、太阳能无人机等。从某种角度来看,无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务,可以被看做是“
2、空中机器人”。 什么是无人机?郝可新编著培训目的郝可新编著军用无人机按不同使用领域来划民用无人机消费级无人机在民用领域,无人飞行器已经和即将使用的领域多达40多个,例如影视航拍、农业植保、海上监视与救援、环境保护、电力巡线、渔业监管、消防、城市规划与管理、气象探测、交通监管、地图测绘、国土监察等。郝可新编著地图测绘农业植保电力巡线消防救援交通监管清除杂物郝可新编著反恐维稳公安执法 应急救援与救护 抢险救灾 海岸线巡查等航拍 农林植保 地质勘探 电力巡检 油气管路巡查 高速公路事故管理 森林防火巡查 污染环境勘察郝可新编著按动力划分按动力划分 根据动力源的不同,无人机可分为油动和电动两种。顾名思
3、义,油动无人机采用燃油(汽油)作为驱动,电动无人机采用电池(锂电池)作为驱动。油动无人机明显优点是续航时间长,但存在安全隐患,坠机可能引发火灾;而电动无人机则安全得多,但受限于电池,续航时间较短。油动电动油动电动郝可新编著 无人飞行器的种类繁多,主要包括飞艇、固定翼无人机、伞翼无人机、扑翼无人机、变翼无人机、旋翼式无人机等。飞艇固定翼无人机旋翼式无人机多旋翼旋翼式无人机直升机郝可新编著郝可新编著优点 避免牺牲空勤人员,因为飞机上不需要飞行人员,所以最大可能地保障了人的生命安全。 无人机尺寸相对较小,设计时不受驾驶员生理条件限制,可以有很大的工作强度,不需要人员生存保障系统和应急救生系统等,大大
4、地减轻了飞机重量。 制造成本与寿命周期费用低,没有昂贵的训练费用和维护费用,机体使用寿命长,检修和维护简单。1.无人机的技术优势是能够定点起飞,降落,对起降场地的条件要求不高,可以通过无线电遥控或通过机载计算机实现远程遥控。无人飞行器的优缺点郝可新编著缺点 主要表现在生存力低,在与有较强防空能力的敌人作战时,无优势可言。 无人机速度慢,抗风和气流能力差,在大风和乱流的飞行中,飞机易偏离飞行线路,难以保持平稳的飞行姿态。 无人机受天气影响较大,结冰的飞行高度比过去预计的要低,在海拔3000-4500m的高度上,连续飞行10-15min后会使飞机受损。 无人机的应变能力不强,不能应付意外事件,当有
5、强信号干扰时,易造成接收机与地面工作站失去联系。1.无人机机械部分也有出现故障的可能,一旦出现电子设备失灵现象,那对无人机以及机载设备将是致命的。无人飞行器的优缺点郝可新编著郝可新编著 多旋翼飞行器也称为多轴飞行器,是直升机的一种,它通常有3个以上的旋翼。飞行器的机动性通过改变不同旋翼的扭力和转速来实现。相比传统的单水平旋翼直升机,它构造精简,易于维护,操作简便,稳定性高且携带方便。常见的多旋翼飞行器,如:四旋翼,六旋翼和八旋翼,被广泛用于影视航拍、安全监控、农业植保、电力巡线等领域。多旋翼无人机按轴数或电机个数分有三旋翼、四旋翼、六旋翼、八旋翼甚至十八旋翼等。按飞行器类型还可分为十字型,X型
6、,V型,共轴等。要大家明确一点是轴和旋翼一般情况下是相同的,有时候也是不同的,比如四轴八旋翼。是将四轴上每个轴上下各安装一个电机构成八旋翼。本教材主要以电动四旋翼为主。常见多旋翼如下:四轴多旋翼八轴多旋翼六轴多旋翼郝可新编著图传OSD(On Screen Display)图传接受器监视器FPV遥控接收器飞行控制器GPSIMU主控LED状态显示遥控手动控制电子陀螺控制系统地面站动力锂电电机电调桨叶动力系统云台机架脚架主体旋翼飞行器其他辅助设备: 电台、Wifi 模块等、增益天线、跟踪天线、HDMI转AV模块多旋翼飞行器的构成郝可新编著 多旋翼飞行器主要由机架、电机、电调和桨叶组成,为了满足实际飞
7、行需要,一般还需要配备电池、遥控器及飞行辅助控制系统。郝可新编著机架 机架是指多旋翼飞行器的机身架,是整个飞行系统的飞行载体。一般使用高强度重量轻的材料,例如碳纤维、PA66+30GF等材料。风火轮F550(PA66+30GF)筋斗云S1000(碳纤维)郝可新编著电机是由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。在整个飞行系统中,起到提供动力的作用。微型无人机的动力电机可以分为两类:有刷电机,无刷电机。 有刷电机: 有刷电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不转,从而实现线圈电流方向的交替变化。 无刷电机: 无刷电机由控制器提供不同方向的直流电,来达到电机线圈电流方向的交替变换,
8、无刷电机的转子和定子之间没有电刷和换向器。 郝可新编著电机的编电机的编号号电机一般也是四位数字编号,前面两位代表定子直径,后面两位数字代表定子高度,单位是mm。注意,不是外壳。简单来说,前面2位越大,电机越肥,后面2位越大,电机越高。又高又大的电机,功率就更大。例如: 8318电机,其定子直径即为83mm,其定子高度为18mm; 6215电机,其定子直径即为62 mm,其定子高度为15 mm郝可新编著电机电机KVKV值的定义值的定义输入电压每增加 1V,电机空转转速的增加值。例如: KV值为120的电机,理论上,输入电压为10V时,其空转转速为120*10=1200转/分钟; KV值为350的
9、电机,理论上,输入电压为24V时,其空转转速为350*24=8400转/分钟。郝可新编著4110 400KV41表示定子直径10表示定子高度400每分钟转400转同型号,KV值越大,功率越大。(型号)品牌KV表示1V电压每分钟的转速。如果用3S电池(11.1V)满电电压是12.6V,这时接1400KV电机,它的转速就是12.6x1400=17640转/min。银燕朗宇新西达郝可新编著1 1、无电刷、低干扰:、无电刷、低干扰:无刷电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。 2 2、噪音低,运转顺畅:、噪音低,运转顺畅:无刷电机
10、没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。 3 3、寿命长,低维护成本:、寿命长,低维护成本:少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。上下一比较,就知道无刷电机相对于有刷电机的优势在哪里了,但是万事都不是绝对的,有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的,不过就无刷电机的使用方便性来看,随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争,无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段,这也极大促进了模型运动的发展。 无刷电机的优
11、点:无刷电机的优点:郝可新编著 1)无刷电机缺点: a、需要无刷电调一起才能工作,价格比有刷的要高。 b、可靠性受电子零件影响,或者传感器受到干扰电机会失效。 2)无刷电机优点: a、没有电刷和转向器的摩擦,噪音低、振动少,发热少、寿命长。 b、不需要更换电刷,维护简单。 c、没有电刷产生的火花,干扰少。 d、转矩特性优异,中、低速转矩性能好,启动转矩大,启动电流小。郝可新编著有刷电机优缺点: 1)有刷电机缺点: a、电刷和换向器之间有摩擦,造成效率降低、噪音增加、容易发热,有刷电机的寿命要比无刷短几倍。 b、维护麻烦,需要不停的换电刷。 c、因为电阻大,效率低、输出功率少。 d、电刷和换向器
12、摩擦会引起火花,干扰大。 2)有刷电机优点: a、低速扭力性能优异、转矩大。 b、相比无刷电机,少了很多电子零件,价格比无刷的便宜。 c、由于少了电子零件,少了由于传感器受干扰、电子零件失灵等影响。郝可新编著电调电调 电调全称电子调速器,英文electronic speed controller,简称ESC。在整个飞行系统中,电调主要提供驱动电机的指令,来控制电机,完成规定的速度和动作等。电调的作用就是将飞控的控制信号,转变为电流的大小,以控制电机的转速。简单来讲它的功能是将电池的直流电转化为三项交流电,并按照接收机的指令调整供给电机的电压,实现电机转速可控。 因为电机的电流是很大的,通常每个
13、电机正常工作时,平均有3a左右的电流,如果没有电调的存在,飞控根本无法承受这样大的电流。郝可新编著针对电机的不同分为有刷电调和无刷电调,他根据控制信号控制电机转速。 电调都会标上多少A,如20a,40a 这个数字就是电调能够提供的电流。 对于他们的连接一般如下: 1.电调的输入线与电池连接 2.电调的输出线(有刷两根,无刷三根)与电机连接。 3 .电调的信号线与接收机连接。 郝可新编著电调校准方法 步奏方法:新装飞机的电调都要校准一次,可采用一次校准多组电调的方式。这里只校准一个电调. 1. 把所有电调信号线与飞控断链。 2.打开遥控器,将电调信号线连接到接收器三通道(油门通道)。3.把遥控器
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