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电设飞控从零学起（一） 基础篇 无人机硬件与结构设计简介

2023-05-16

1.常见无人机的分类

（1）固定翼：续航时间长，载荷最大，但必须助跑、滑行
（2）直升机：可垂直起降，但机械结构复杂、维护成本高
（3）多旋翼：垂直起降，机械结构简单、易维护，但载荷和续航时间差。之后研究多旋翼。

2.无人机和航模的比较：

无人机与航模的比较
多旋翼飞机，使用半自主控制方式属于航模，全自主控制方式属于无人机。

3.四旋翼硬件结构

四旋翼硬件结构

4.机身部分

采用“X”型比用“十字”型稳定。
指标参数：
（1）重量：相同拉力，机身越轻，有效载荷越大。
（2）轴距：轴距越大，桨叶越大，升力越大，需要的转速就低。

5.动力系统

决定了四旋翼的主要性能，如悬停时间、载重能力、飞行速度和飞行距离。
（1）桨叶：产生多旋翼运动所需的力和力矩的部件，“5045”表示直径5英寸、螺距（螺旋桨每转一圈前进的距离）4.5英寸。为提供同样拉力，两桨叶比三桨叶尺寸大。两组正牙，两组反牙，以抑制自旋转。
指标参数：转动惯量、转速范围、力效（g/W）拉力（g）/机械功率（W）。
（2）无刷电机
将电能转化为机械能。
分外转子电机和内转子电机，前者能提供更大的力矩。
常见模型用有刷、无感无刷、有感无刷电机对比
常见模型用有刷、无感无刷、有感无刷电机对比
指标参数：尺寸（4个数字，前两个表示定子直径，后两个表示定子高度）、空载下KV值（每伏特供电转速增加的转速）、空载电流电压、最大电流、电机效率、总力效（螺旋桨力效*电机效率）
（3）电调：用于电机调速
指标参数：最大持续/峰值电流、电压范围、可编程性
控制频率
安全起见，电调初始化时必须取下螺旋桨
在这里插入图片描述
（4）动力电池：电压、容量、放电倍率（充放电电流/额定容量）

6.遥控系统：遥控器和接收机

指标参数：频率、通道、美国手和日本手（美国手，左手升降偏航、右手俯仰滚转）、油门、遥控距离
接收机解码：PPM解码、SBUS解码

7.飞控系统：无人机的心脏

任务：导航、控制、决策（在哪、怎么去、去哪）

8.地面站：

数据的校准、交互、规划航迹、数据分析、在线调参

9.数传：无线数据传输平台

主要参数：频率、传输距离（一般几百米以上至几公里）、传输速率

10.视觉系统：

物体识别与检测、光流检测、自主定位与导航、实时建模

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