第 1章 無人機結(jié)構(gòu)與飛行原理 ........................................................................................... 1 1.1　固定翼無人機結(jié)構(gòu)與飛行原理 ……………………………………………………………………… 1 1.1.1　固定翼無人機的結(jié)構(gòu) …………………………………………………………………………… 1 1.1.2　翼型 ……………………………………………………………………………………………… 7 1.1.3　固定翼無人機飛行原理 ……………………………………………………………………… 10 1.2　多旋翼無人機結(jié)構(gòu)與飛行原理 …………………………………………………………………… 14 1.2.1　多旋翼無人機的結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………………… 15 1.2.2　遙控裝置 ……………………………………………………………………………………… 24 1.2.3　多旋翼無人機的飛行原理 …………………………………………………………………… 26 1.2.4　多旋翼無人機的調(diào)試 ………………………………………………………………………… 32 1.2.5　基本操作要求和日常維護 …………………………………………………………………… 34 1.3　直升無人機結(jié)構(gòu)與飛行原理 ……………………………………………………………………… 35 1.3.1　直升無人機的結(jié)構(gòu) …………………………………………………………………………… 36 1.3.2　直升無人機的飛行原理 ……………………………………………………………………… 38 1.3.3　旋翼機的飛行原理 …………………………………………………………………………… 41 思考與練習(xí) ………………………………………………………………………………………………… 42 第 2章 多旋翼無人機設(shè)計 .................................................................................................44 2.1　總體參數(shù)設(shè)計 ……………………………………………………………………………………… 44 2.1.1　多旋翼無人機各部分質(zhì)量 …………………………………………………………………… 44 2.1.2　整機功重比 …………………………………………………………………………………… 45 2.1.3　鋰聚合物電池能量質(zhì)量比 …………………………………………………………………… 46 2.1.4　載重、航時、總重相互關(guān)系計算 …………………………………………………………… 46 2.2　飛行平臺設(shè)計 ……………………………………………………………………………………… 47 無人機仿真技術(shù) 2 2.2.1　氣動布局選擇（動力分?jǐn)偅?………………………………………………………………… 47 2.2.2　動力組選型 …………………………………………………………………………………… 48 2.2.3　重要尺寸的確定 ……………………………………………………………………………… 51 思考與練習(xí) ………………………………………………………………………………………………… 52 第3章 4旋翼無人機三維建模 ..........................................................................................53 3.1　SolidWorks基礎(chǔ) ……………………………………………………………………………………… 54 3.1.1　模型設(shè)計 ……………………………………………………………………………………… 54 3.1.2　用戶界面 ……………………………………………………………………………………… 55 3.1.3　草圖 …………………………………………………………………………………………… 57 3.1.4　拉伸 …………………………………………………………………………………………… 65 3.1.5　裝配體 ………………………………………………………………………………………… 66 3.1.6　工程圖 ………………………………………………………………………………………… 67 3.2　三維零件建模 ……………………………………………………………………………………… 67 3.2.1　中心板三維建模 ……………………………………………………………………………… 67 3.2.2　腳架三維建模 ………………………………………………………………………………… 72 3.2.3　海綿三維建模 ………………………………………………………………………………… 73 3.2.4　電機三維建模 ………………………………………………………………………………… 76 3.3　三維模型整機裝配 ………………………………………………………………………………… 80 3.3.1　標(biāo)準(zhǔn)配合 ……………………………………………………………………………………… 80 3.3.2　高級配合 …………………………………………………………………………………… 81 3.3.3　裝配體設(shè)計 …………………………………………………………………………………… 81 思考與練習(xí) ………………………………………………………………………………………………… 85 第4章 無人機飛行控制系統(tǒng) .............................................................................................86 4.1　飛行控制系統(tǒng)概述 ………………………………………………………………………………… 86 4.1.1　飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展 ………………………………………………………………………… 86 4.1.2　飛行控制系統(tǒng)的基本任務(wù) …………………………………………………………………… 87 4.2　飛行控制系統(tǒng)的組成 ……………………………………………………………………………… 87 4.2.1　主控模塊 ……………………………………………………………………………………… 87 4.2.2　傳感器 ………………………………………………………………………………………… 88 目 錄 3 4.2.3 數(shù)據(jù)存儲模塊 ………………………………………………………………………………… 91 4.2.4 舵機信號輸入與輸出模塊 …………………………………………………………………… 91 4.3　飛行控制軟件功能模塊 …………………………………………………………………………… 92 4.4　姿態(tài) ………………………………………………………………………………………………… 94 4.5　無人機姿態(tài)控制 …………………………………………………………………………………… 97 4.5.1　PID控制原理和特點 ………………………………………………………………………… 97 4.5.2　PID 控制方法 ………………………………………………………………………………… 98 4.5.3　4旋翼無人機中的PID ………………………………………………………………………… 102 思考與練習(xí) ………………………………………………………………………………………………… 108 第5章 4旋翼無人機氣動模型仿真系統(tǒng) ....................................................................... 109 5.1　X-Plane飛行模擬軟件介紹 ………………………………………………………………………… 109 5.2　Plane Maker基本功能介紹 ………………………………………………………………………… 113 5.2.1　Plane Maker簡介 ……………………………………………………………………………… 113 5.2.2　Plane Maker界面 ……………………………………………………………………………… 113 5.3　無人機氣動模型仿真系統(tǒng) ………………………………………………………………………… 118 5.3.1　氣動模型準(zhǔn)備 ………………………………………………………………………………… 119 5.3.2　F450型多旋翼機身氣動建模 ………………………………………………………………… 120 5.3.3　支臂的氣動建模 ……………………………………………………………………………… 125 5.3.4　發(fā)動機的氣動建模 …………………………………………………………………………… 126 5.3.5　塑造腳架氣動模型 …………………………………………………………………………… 129 5.4　仿真效果輸出報告 ………………………………………………………………………………… 132 思考與練習(xí) ………………………………………………………………………………………………… 133 第6章 遙控器調(diào)試及仿真飛行操作 .............................................................................. 134 6.1　仿真系統(tǒng)的具體實施過程 ………………………………………………………………………… 134 6.2　仿真系統(tǒng)使用說明 ………………………………………………………………………………… 137 6.2.1　仿真套件組成 ………………………………………………………………………………… 137 6.2.2　遙控器組成 ………………………………………………………………………………… 138 6.2.3　飛行模式 ……………………………………………………………………………………… 138 6.2.4　遙控器使用及配對 ………………………………………………………………………… 139 無人機仿真技術(shù) 4 6.3　虛擬仿真試驗操作及仿真效果 …………………………………………………………………… 142 思考與練習(xí) ………………………………………………………………………………………………… 144 第7章 航線規(guī)劃智能仿真飛行 ...................................................................................... 145 7.1　無人機地面站系統(tǒng)功能簡介 ……………………………………………………………………… 145 7.1.1　地面站的組成 ………………………………………………………………………………… 145 7.1.2　地面站功能 …………………………………………………………………………………… 148 7.1.3　地面站分類 …………………………………………………………………………………… 151 7.1.4　地面站相關(guān)理論知識 ………………………………………………………………………… 152 7.2　植保作業(yè)仿真 ……………………………………………………………………………………… 155 思考與練習(xí) ………………………………………………………………………………………………… 162 參考文獻............................................................................................................................. 164