1-无人机结构与系统组成.pptx

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（1）与CPU312IFM和CPU313配套的模块只能安装在一个机架上。

（2）除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多只能再安装8个信号模块或功能模块。

（3）CPU314/315/315-2DP最多可扩展4个机架。

（4）IM360/IM361接口模块将S7-300背板总线从一个机架连接到下一个机架。

S7-300数字量输入输出信号接线,直流32点输入模块的接线图,S7-300数字量输入输出信号接线,32点数字量晶体管输出模块的内部电路及外部端子接线图,1.1无人机的基本结构,典型的无人机是由飞行器平台、动力系统、控制站与飞行控制系统、通信导航系统、任务载荷系统以及发射/回收系统等组成。

1.1无人机的基本结构,1.1.1固定翼无人机的基本结构,机翼机身尾翼起落装置动力装置,1.1无人机的基本结构,1.1.2多旋翼无人机的基本结构,1.1无人机的基本结构,1.1.3无人直升机的基本结构,机身主旋翼尾桨操纵系统传动系统电动机或发动机起落架,1.2无人机动力系统,无人机动力系统,电动动力系统,油动动力系统,油电混动系统,大型、中型无人机,小型、微型无人机,新兴、试验阶段,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统,化学能,电能,机械能,电源,拉力/升力,电机,螺旋桨,电调,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统螺旋桨,螺旋桨安装在无刷电动机上，通过电动机旋转带动螺旋桨旋转。

多旋翼无人机多采用定距螺旋桨，即桨距固定。

定距螺旋桨从桨毂到桨尖安装角逐渐减小，这是因为半径越大的地方线速度越大，受到的空气反作用就越大，容易造成螺旋桨因各处受力不均匀而折断。

同时螺旋桨安装角随着半径增加而逐渐减小，能够使螺旋桨从桨毂到叶尖产生一致升力。

1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统螺旋桨,螺旋桨尺寸通常用“XXXX”型数字来表示，前两位数字表示螺旋桨直径，后两位数字表示螺旋桨螺距，单位均为英寸，1英寸约等于2.54厘米，螺距即桨叶旋转一周旋转平面移动的距离。

（桨叶旋转一周飞机所前进的距离）螺旋桨有正反桨之分，顺时针方向旋转的是正桨，逆时针方向旋转的是反桨。

电动机与螺旋桨的配型原则：

高KV电动机配小桨，低KV电动机配大桨。

1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电子调速器,动力电机的调速系统称为电调，全称为电子调速器，英文ElectronicSpeedController,简称ESC。

针对动力电机不同，分为有刷电调和无刷电调。

功能:

根据控制信号调节电动机的转速。

1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电子调速器,电调的连接：

电调的输入线与电池连接；电调的输出线（无刷三根）与电机连接；电调的信号线与接收机连接。

电调一般有输出功能（BEC），即在信号线的正负极之间有5V左右的电压输出，通过信号线为接收机和舵机供电。

1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电子调速器,电调输入端的红线、黑线需并联接到电池的正负极上，其输出端的3根黑线连接到电动机；其BEC信号输出线，用于输出5V电压给飞控供电和接收飞控的控制信号；遥控接收机连接在飞控上，输出遥控信号，并同时从飞控上得到5V供电。

1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电动机,直流电动机是目前无人机使用最多、应用最广的动力装置。

直流电动机,有刷直流电机,无刷直流电机,外转子无刷电机,内转子无刷电机,（效率低、无人机领域淘汰）,有刷直流电动机,无刷直流电动机,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电动机,外转子无刷电机,内转子无刷电机,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电动机,观察几个外转子无刷电机的特点？

不同点：

直径、高矮，体积大小不同相同点：

2212、2205、22131000KV、2300KV、920KV,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电动机,1、型号：

以尺寸为依据2212、2205、2213,前两位是定子外径（mm）、后两位的是定子高度（mm）。

定子的外径和高度越多，定子的铁芯越大，线圈绕的匝数也越多，表现出来就是电机的功率越大。

当然，尺寸越大功率越大，但重量也越大。

需要注意的，此尺寸是指定子的，不是指电机外型尺寸，电机壳的厚度、散热糟形、底座高度等都影响电机外型尺寸，所以用定子尺寸做功率的判断比用外型尺寸要标准和靠谱。

无刷电机的性能指标之一：

休息10分钟，大家把每日健康数据填报一下。

10：

05继续。

1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电动机,无刷电机的性能指标之二：

2、KV：

每伏特（V）能达到的每分钟转速，转速/V。

输入电压增加1伏特（V），无刷电机空转转速（转/分钟）增加的转速值。

空转转速的计算：

KV值是指电机空转没有带螺旋桨等负荷下的转速与电压的关系，如KV是650，在11.1V电压下空转转速是11.1650=7215转/分钟，KV值是900，同样电压下的空转转速是9990转/分钟。

不能通过KV比较电机的好坏，不能说KV380的比KV600的好。

1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,作用：

为电动机的运转提供电能。

重量重、能量密度低，渐被淘汰,镍氢电池,镍铬电池,锂聚合物电池,能量高、小型化、轻量化，主流,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,正极（+）：

导电高分子聚合物锂聚合物电池负极（-）：

锂金属或锂碳层间化合物电解质：

固态或胶态高分子电解质,电池三要素：

正极、负极、电解质,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,优点：

1.没有多余的电解液，因此它更可靠更稳定。

2.采用铝塑包装，内部出现问题可立即通过外包装表现出来，即鼓胀。

3.具备高分子材料所特有的质量轻、弹性好、易成膜等特性，也顺应了化学电源质量轻、安全、高效、环保的发展趋势。

1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,观察几个锂聚合物电池的特点？

不同点：

片数不同、体积大小不同、数据不同相同点：

S1P、V、mAh、C、Wh,电池性能指标,电池级数,电池电压,电池容量,放电能力,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,S:

电池的串联级数S1P:

几块电池串联在一起组成电池组2S1P、3S1P、4S1P12S1P,电池的性能指标之一:

串联级数,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,电压：

用伏特（V）来表示标称电压：

厂家按照国家标准标示的电压，额定电压，可用来鉴别电池类型。

使用时电池的电压是不断变化的。

电池的性能指标之二:

电池电压,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,电池的性能指标之二:

电池电压,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,容量：

用毫安时（mAh）来表示即电池以某个电流来放电能维持一小时。

1000mAh：

电池能保持1000毫安（1安培）放电一小时。

电池的性能指标之三:

电池容量,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,电池的性能指标之四:

放电能力,放电能力：

用倍率（C）来表示，按照电池的标称容量最大可达到多大的放电电流。

例：

一个1000mAh、10C的电池，最大放电电流可达：

100010=10000毫安，即10安培（A）,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,电池的性能指标之四:

放电能力,实际使用中，电池的放电电流究竟是多少与负载电阻有关。

？

思考：

使用11.1V、1000mAh、10C的电池，电动机电阻是1.5，则在电池有12V电压的情况下，忽略电调和线路的电阻不计，电流是多少？

电流=121.5=8安培（A）,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,充电倍率：

充电倍率=充电电流/额定容量，用来指导选择合适的充电器。

例：

一个电池容量4000mAh，充电倍率5C的电池，使用的充电器最大充电电流为：

40005=20000毫安，即20安培（A）,1.2无人机动力系统,1.2.1电动动力系统电池,练习：

某无人机锂聚合物电池上标有12000mAh、25C、6S1P的数据，如果两块相同的电池串联，在满电状态下，电压为多少，可以持续放出电流最大为多少安培？

如果两块电池并联呢？

串联：

满电电压：

4.2V62=50.4V最大放电电流：

1200025=300000mA=300A,并联：

满电电压：

4.2V6=25.2V最大放电电流：

12000225=600000mA=600A,串联分压并联分流,1.2无人机动力系统,1.2.1油动力系统活塞式发动机,活塞式发动机也叫往复式发动机，由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成主要结构。

活塞式发动机属于内燃机，它通过燃料在气缸内的燃烧，将热能转变为机械能。

活塞式发动机系统一般由发动机本体、进气系统、增压器、点火系统、燃油系统、启动系统、润滑系统以及排气系统构成。

活塞的结构,1.2无人机动力系统,1.2.1油动力系统燃气涡轮发动机,航空涡轮发动机的组成,1进气道2压气机3燃烧室4燃气涡轮5尾喷管6加力燃烧室7喷油嘴8加力喷油嘴9可调喷口作动筒,1.2无人机动力系统,1.2.1油动力系统燃气涡轮发动机,涡桨发动机的组成,1螺旋桨减速器2进气口3压气机4燃烧室5燃气涡轮6喷管,1.3无人机控制站与飞行控制系统,1.3.1无人机控制站,无人机地面站也称控制站、遥控站或任务规划与控制站。

在规模较大的无人机系统中，可以有若干个控制站，这些不同功能的控制站通过通信设备连接起来，构成无人机地面站系统。

1.3无人机控制站与飞行控制系统,1.3.1无人机控制站,功能：

指挥调度功能主要包括上级指令接收、系统之间联络、系统内部调度；任务规划功能主要包括飞行航路规划与重规划、任务载荷工作规划与重规划；操作控制功能主要包括起降操纵、飞行控制操作、任务载荷操作、数据链控制；显示记录功能主要包括飞行状态参数显示与记录、航迹显示与记录、任务载荷信息显示与记录等。

1.3无人机控制站与飞行控制系统,1.3.2飞控系统,飞控系统的工作流程,1.4无人机通信导航系统,无人机通信导航系统由机载设备和地面设备组成。

机载设备也称机载数据终端，包括机载天线、遥控接收机、遥测发射机、视频发射机和终端处理机等。

地面设备包括由天线、遥控发射机、遥测接收机、视频接收机和终端处理机构成的测控站数据终端，以及操纵和监测设备。

1.5无人机任务载荷系统,1.5.1任务载荷的概念,任务载荷是指那些装备到无人机上为完成某种任务的设备的总称，包括执行电子战、侦察和武器运输等任务所需的设备。

无人机的任务载荷的快速发展极大地扩展了无人机的应用领域，无人机根据其功能和类型的不同，其上装备的任务载荷也不同。

1.5无人机任务载荷系统,任务载荷是指那些装备到无人机上为完成某种任务的设备的总称，包括执行电子战、侦察和武器运输等任务所需的设备。

无人机的任务载荷的快速发展极大地扩展了无人机的应用领域，无人机根据其功能和类型的不同，其上装备的任务载荷也不同。

常用的任务载荷有：

倾斜摄影相机、光学照相机、红外线热像仪、空中喊话器、空中探照灯、气体检测仪、红外相机、激光雷达等。

1.6无人机发射/回收系统,发射与回收技术的应用有，从在现成的场地上进行的常规起飞及降落，到使用旋转翼或风扇系统垂直降落等。

弹射也是无人机常用的发射方式，它使用引爆式火箭或气动、液压两者结合的方式。

无人机的发射方法有很多，目前常见的发射方式有起落架滑跑、起飞跑车滑跑、母机空中发射、发射架上发射或弹射、容器（箱式）内发射或弹射、火箭助推、垂直起落、缆绳系留、手抛和自动发射等方法。

无人机的回收方式主要有伞降回收、撞网