四旋翼无人机PPT推荐.ppt

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（2）只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。

（a）垂直运动：

同时增加四个电机的输出功率，拉力增大，上升，反之同时减小而下降。

（b）俯仰运动：

电机1的转速增加，电机3的转速下降（改变量大小应相等），电机2、4的转速保持不变，绕y轴顺时针转动，同理绕y轴逆时针转动。

Textinhere,（c）滚转运动：

与图b俯仰运动，在图c中，改变电机2、4的转速，保持电机1、3的转速不变，则可使机身绕x轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。

（d）偏航运动：

旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的一个对角两个正转，另一对角两个反转。

Textinhere,（e）前后运动：

电机3转速增加，使拉力增大，相应电机1转速减小，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。

（f）倾向运动：

侧向飞行的工作原理与前后运动完全一样。

Textinhere,二、无人机动力学模型,1.模型假设,

（1）无人机是刚体且对称。

（2）地面坐标系为惯性坐标系，重力加速度不随飞行高度的变化而变化。

（3）不计地球自转和公转运动的影响。

（4）4个螺旋桨轴与Z轴平行排列。

（5）机体坐标系原点与质心一致。

（6）忽略空气阻力。

Textinhere,2.建模过程,

（1）四个螺旋桨轴与Z轴平行排列，升力分别为,

（2）地面坐标系E（OXYZ），机身坐标系B（oxyz），定义了3个欧拉角:

横滚角，俯仰角和偏航角，分别表示机体绕x，y，z轴旋转到X，Y，Z轴的角度，这3个角构成飞行器的姿态角，如下图。

Textinhere,从上中可以得到机体坐标系到地面坐标系每个轴的转换矩阵。

Textinhere,此时机体坐标系B到地面坐标系E的转换矩阵为:

将式

（1）（3）代入式（4）中可得到式（5）,在机体坐标系下，飞行器的受力为:

Textinhere,将坐标转换矩阵（5）代入，可得到在地面坐标系中飞行器的受力,在地面坐标系下，飞行器的质心运动方程为,Textinhere,对于飞行器的角位移运动方程，采用拉格朗日力学方法来推导,飞行器的动能表示为,飞行器的势能表示为,Textinhere,由Lagrange方程，有L=TV，取广义坐标,其对应的广义力为:

分别代入到Lagrange方程中，可得飞行器的角位移运动方程,Textinhere,定义四旋翼飞行器子系统的4个输入量为,将式（8）和（11）结合起来，可得到飞行器的动力学模型,Textinhere,谢谢,