Что такое квадрокоптер
Что такое квадрокоптер? Квадрокоптер, или мультикоптер, дрон или квадрокоптер - это простое летающее механическое транспортное средство, которое имеет четыре руки, и в каждой руке есть двигатель, прикрепленный к пропеллеру. Также возможны мультикоптеры с тремя, шестью или восемью руками, но они работают по тому же принципу, что и квадрокоптер. Два ротора вращаются по часовой стрелке, а два других - против часовой стрелки. Квадрокоптеры аэродинамически нестабильны и требуют, чтобы бортовой компьютер преобразовывал ваши входные команды в команды, которые изменяют обороты пропеллеров для достижения желаемого движения. Это краткий ответ на вопрос, что такое квадрокоптер. В оставшейся части этой статьи представлена дополнительная информация, которая познакомит вас с миром квадрокоптеров. Компания World of Gadgets Ukraine - купить квадрокоптеры
Квадрокоптеры отличаются от вертолета или самолета с неподвижным крылом тем, как они создают подъемную силу и управляющие силы. Для самолета подъемная сила создается крыльями, а в квадрокоптере подъемная сила создается пропеллерами. Вертолет использует свой несущий винт для создания подъемной силы, но также имеет возможность изменять угол наклона лопастей несущего винта для создания управляющих сил.
Концепция квадрокоптера не нова. Конструкции пилотируемых квадрокоптеров появились в 1920-х и 1930-х годах, но эти ранние концепции обладали плохой производительностью, высоким уровнем нестабильности и требовали большого количества действий пилотов. Развитие электронных технологий в компьютерах управления полетом, двигателях без сердечника или щетках, микропроцессорах меньшего размера, батареях, акселерометрах, камерах и даже системах GPS сделало возможным проектировать и управлять квадрокоптерами. Простота квадрокоптера сделала его очень эффективной платформой для аэрофотосъемки и видео.
Контроллер
Типичный квадрокоптер поставляется с 4-канальным контроллером, который отправляет команды дрону, чтобы влиять на его газ, рыскание, тангаж и крен. Частота связи, используемая большинством контроллеров, составляет 2,4 ГГц. Это также типичная частота, используемая для подключений Wi-Fi. Хотя наличие помех маловероятно, возможно, стоит проверить, есть ли у вас задержка или пропадание связи с квадрокоптером.
Контроллер также имеет 4 кнопки триммирования, чтобы вы могли внести незначительные коррективы в поведение вашего квадрокоптера. Если вы заметили, что при отсутствии управляющего сигнала дрон дрейфует в определенном направлении, применение триммирования для этого управляющего входа в противоположном направлении устранит дрейф.
Пропеллеры
Важно всегда помнить, что есть два набора гребных винтов и два набора двигателей, которые вращаются в противоположном направлении. Шаг на двух наборах гребных винтов разный. Таким образом, если вы переключите набор противоположных пропеллеров, они будут выдувать воздух вверх, а не вниз. Это приводит к тому, что на квадрокоптер действует направленная вниз сила, что приводит к переворачиванию дрона, а не к полету. Когда вы берете пропеллеры, обязательно отметьте, к каким моторам они относятся. Если вы посмотрите внимательно, на винте будет отметка, указывающая, к какому набору двигателей он принадлежит.
QuadCopter Dynamics
На квадрокоптер действуют четыре основные силы.
Гравитация - это должно быть очевидно каждому. Это сила, которая тянет квадрокоптер вниз из-за его массы.
Лифт - это сила реакции квадрокоптера вверх за счет пропеллеров.
Тяга - это горизонтальная сила реакции квадрокоптера за счет движителей.
Перетаскивание - это сила, направленная назад на квадрокоптер, создаваемая воздухом. Представьте, что вы в машине и просовываете руку в окно. Воздух, попадающий в вашу руку, пытается оттолкнуться.
Квадрокоптер зависает
Парение происходит, когда восходящий подъем уравновешивает нисходящую силу тяжести. Чтобы дрон поднялся выше, подъемная сила должна быть больше силы тяжести. Это достигается за счет увеличения числа оборотов на всех четырех гребных винтах одновременно, что увеличивает подъемную силу. Для уменьшения высоты обороты снижают одновременно на всех четырех гребных винтах. На вашем контроллере это достигается путем нажатия левого джойстика вверх или вниз, что увеличивает или уменьшает обороты ротора, что заставляет ваш квадрокоптер подниматься или опускаться.
Чтобы перемещать дрон влево, вправо, вперед и назад, мы меняем угол подъемной силы, чтобы он имел вертикальную и горизонтальную составляющие. Вертикальная составляющая по-прежнему служит для удержания квадрокоптера в воздухе, а горизонтальная - позволяет создавать управляющую тягу.
Движение квадрокоптера
Чтобы квадрокоптер двигался вперед или назад, мы регулируем шаг с помощью правого джойстика на контроллере. Что происходит, так это то, что передние гребные винты снижают обороты, а задние гребные винты увеличивают обороты. Теперь у подъемной силы есть горизонтальная составляющая, в результате чего квадрокоптер движется вперед. Обратное происходит, когда ваш квадрокоптер движется назад. Число оборотов переднего винта увеличивается, а число оборотов заднего винта уменьшается.
Чтобы переместить квадрокоптер в сторону, происходит аналогичное изменение оборотов в минуту, но на этот раз для левого и правого пропеллеров. Чтобы ваш дрон двигался влево, вам нужно направить подъемную силу немного влево. Это достигается за счет уменьшения числа оборотов левого ротора и увеличения числа оборотов справа. Аналогичное изменение оборотов ротора происходит при перемещении квадрокоптера влево.
Маневры рыскания
Рыскание немного сложнее визуализировать. На вертолете вы когда-нибудь задумывались, зачем нужен хвостовой винт? Он нужен для того, чтобы корпус вертолета не вращался. Если основные лопасти вращаются против часовой стрелки, как в большинстве вертолетов, фюзеляж начнет вращаться по часовой стрелке из-за реакции крутящего момента. Это следствие третьего закона динамики Ньютона. Хвостовой винт уравновешивает реакцию крутящего момента на фюзеляж вертолета и предотвращает его вращение.
Если на квадрокоптере все четыре пропеллера вращаются одинаково, то корпус вашего квадрокоптера вращается в противоположную сторону. Но это явно не так. Это связано с тем, что два гребных винта вращаются по часовой стрелке, а два других - против часовой стрелки. Таким образом, один набор гребных винтов создает крутящий момент в одном направлении, а два других гребных винта создают крутящий момент в противоположном направлении. Они нейтрализуются, поэтому ваш квадрокоптер не вращается.
Для маневра по рысканью нам нужно, чтобы квадрокоптер вращался. Это достигается за счет уменьшения числа оборотов в минуту на одном наборе роторов и увеличения числа оборотов на другом наборе роторов. Теперь чистый крутящий момент идет в одном направлении, поэтому ваш квадрокоптер вращается. Чтобы произвести обратное вращение, обороты гребных винтов просто меняются местами. Направление маневра рыскания контролируется левым джойстиком на контроллере.
Система управления полетом
Ваш квадрокоптер летает и движется, изменяя обороты каждого пропеллера. Поэтому, когда вы перемещаете джойстик на своем контроллере, эту команду необходимо преобразовать в соответствующие команды для каждого из четырех двигателей на вашем квадрокоптере. Это делает система управления полетом. Задача бортового компьютера - упростить координацию управления всеми четырьмя пропеллерами, необходимыми для полета вашего дрона. Компьютер управления полетом может подключаться к нескольким другим устройствам и датчикам. Основное устройство, к которому он подключается, - это приемник дистанционного управления, связанный с вашим удаленным передатчиком.
В усовершенствованном квадрокоптере полетный контроллер также имеет передатчик для связи с вашим контроллером, чтобы обеспечить двустороннюю связь. Типичные датчики поставляются с более сложными квадрокоптерами, включая GPS, гирокомпас и барамотер.
