無人機系統的基本結構介紹 無人機飛控系統的工作原理

無人機系統的基本結構介紹

無人機系統主要包括飛機機體、飛控系統、數據鏈系統、發射回收系統、電源系統等。飛控系統又稱為飛行管理與控制系統，相當于無人機系統的“心臟”部分，對無人機的穩定性、數據傳輸的可靠性、精確度、實時性等都有重要影響，對其飛行性能起決定性的作用；數據鏈系統可以保證對遙控指令的準確傳輸，以及無人機接收、發送信息的實時性和可靠性，以保證信息反饋的及時有效性和順利、準確的完成任務。發射回收系統保證無人機順利升空以達到安全的高度和速度飛行，并在執行完任務后從天空安全回落到地面。

無人機是一種自帶動力的、無線電遙控或自主飛行的、能執行多種任務并能多次使用的無人駕駛飛行器。要實現無人機的自主飛行、順利完成指定任務，其飛行控制、導航與制導是最關鍵的技術。

無人機自動飛行控制系統的基本任務是當無人機在空中受到干擾時保持飛機姿態與航跡的穩定，以及按地面無線傳輸指令的要求，改變飛機姿態與航跡，并完成導航計算、遙測數據傳送、任務控制與管理等。無人機導航系統的基本任務是控制無人機按照預定的任務航路飛行。實現導航的基本條件是必須能夠確定無人機飛行的實時位置和速度等相關參數信息。制導系統的基本任務是確定無人機與目標的相對位置，操縱無人機飛行，在一定的準確度下，引導無人機沿預定的軌跡飛向目標。對于無人機來說，在自動飛行控制系統的基礎上，導航、制導和飛控系統之間是相互聯系的。

無人機飛控系統的工作原理

無人機飛行控制系統（Flight control system）簡稱飛控，可以看作飛行器的大腦。多軸飛行器的飛行、懸停，姿態變化等等都是由多種傳感器將飛行器本身的姿態數據傳回飛控，再由飛控通過運算和判斷下達指令，由執行機構完成動作和飛行姿態調整。

懸停是飛行控制系統的重要動作，在懸停狀態下，無人機四個旋翼具有相等的轉速，產生的上升合力正好與自身重力相等，并且因為旋翼轉速大小相等，前后端轉速和左右端轉速方向相反，從而使得飛行器總扭矩為零，使得飛行器靜止在空中，實現懸停狀態。

垂直運動是飛行控制系統的普通動作，在保證四旋翼無人機每個旋轉速度大小相等的倩況下，同時對每個旋翼增加或減小大小相等的轉速，便可實現飛行器的垂直運動。當同時増加四個旋翼轉速時，使得旋翼產生的總升力大小超過四旋翼無人機的重力時，即，四旋翼無人機便會垂直上升。反之，則垂直下降。

翻滾運動是在保持四旋翼無人機前后端旋翼轉速不變的情況下，通過改變左右端的旋翼轉速，使得左右旋翼之間形成一定的升力差，從而使得沿飛行器機體左右對稱軸上產生一定力矩，導致在方向上產生角加速度實現控制的。

俯仰運動是在保持機身左右端旋翼轉速不變的前提下，通過改變前后端旋翼轉速形成前后旋翼升力差，從而在機身前后端對稱軸上形成一定力矩，引起角方向上的角加速度實現控制的，而偏航運動是通過同時兩兩控制四個旋翼轉速實現控制的。