Pitanje:
Kako quadcopter zijevnu?
Hannes Hultergård
2020-04-17 16:11:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Uvijek sam se pitao kako quadcopter zapravo zijeva, kad su svi propeleri vodoravni. Znam da se dva motora brže okreću, ali ne razumijem kako to stvara potisak u vodoravnom smjeru (pretpostavljam da mora?) Da bi se quadcopter okrenuo.

Tri odgovori:
#1
+14
Kenn Sebesta
2020-04-17 17:42:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Svako vozilo zijeva (tj. okreće) primjenjujući neto obrtni moment. Zanimljivo za quadcopter nije samo kako zijeva, već kako zijeva i istodobno se ne kotrlja, ne naginje i ne penje .

Da bismo razumjeli kako ovo funkcionira, moramo ukratko pogledati matematiku. Upotrijebit ćemo plus konfiguraciju, ali stvarno svaka konfiguracija mutirotora djeluje.

enter image description here

Ono što treba zadržati ima na umu da su potisci i zakretni momenti povezani sa brojem okretaja elise. Ako ubrzate propeler, intuitivno je očito da će stvoriti veći potisak. A isto tako, ako ga brže vrtite, potreban vam je veći moment. Dakle, promjena brzine motora mijenja neto snage i zakretne momente na zrakoplovu.

(Pedantno, to ide s kvadratom brzine. Dakle, ako udvostručite brzinu, četverostruko povećavate potisak i okretni moment. ovu analizu.)

Evo jednadžbe vožnje na visokoj razini. Ako ste se ikad petljali s miješalicama, primijetit ćete da matrica 4x4 u sredini izgleda doista poznato:

Reaction speed relation

Što to je zato što mapira brzine rotora (kvadratne) u zakretne momente oko osi valjanja, nagiba i okreta, kao i neto vertikalni potisak.

Za lebdenje, pretpostavimo da se svi motori vrte istom brzinom , W . Dakle, W = w1 = w2 = w3 = w4

Yaw

Što će se dogoditi ako ubrzamo prvu i treću, a usporimo drugu i četvrto za isti (kvadrat) iznos dW ?

  moment_x = 0 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 - dW) + 0 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + dW ) = 0 moment_y = 1 * (W ^ 2 + dW) + 0 * (W ^ 2 - dW) - 1 * (W ^ 2 + dW) + 0 * (W ^ 2 + dW) = 0 moment_y = 1 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 - dW) + 1 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + dW) = 4 * dWF_z = 1 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 - dW) + 1 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 + dW) = 4 * W ^ 2  

Dakle neto sila ne mijenja se (svi dW se poništavaju), kao ni mrežne role i nagibi, ali voila imamo okretni moment u vrijednosti 4 * dW !


Za cjelovitost, evo što se događa kada želite promijeniti i druge osi.

Nagib

Promijenimo prednji i stražnji motor jednakom (kvadratnom) brzinom, ali ćemo preostala dva motora ostaviti na miru:

  moment_x = 0 * (W ^ 2 + 0) + 1 * (W ^ 2 - dW) + 0 * (W ^ 2 + 0) - 1 * (Š ^ 2 + dW) = 2 * dW moment_y = 1 * (Š ^ 2 + 0) + 0 * (Š ^ 2 - dW) - 1 * (Š ^ 2 + 0) + 0 * ( W ^ 2 + dW) = 0 moment_z = 1 * (W ^ 2 + 0) - 1 * (W ^ 2 - dW) + 1 * (W ^ 2 + 0) - 1 * (W ^ 2 + dW) = 0F_z = 1 * (W ^ 2 + 0) + 1 * (W ^ 2 - dW) + 1 * (W ^ 2 + 0) + 1 * (W ^ 2 + dW) = 4 * W ^ 2  

Primijetite da opet z-potisak ostaje konstantan, ali ovaj put se pojavljuje samo moment okretanja.

Kotrljanje

Promijenimo lijevi i desni motor za jednaku (kvadratnu) brzinu, ali ćemo preostala dva motora ostaviti na miru:

  moment_x = 0 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 + 0) + 0 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + 0) = 0 moment_y = 1 * (W ^ 2 + dW) + 0 * (W ^ 2 + 0) - 1 * (W ^ 2 + dW ) + 0 * (W ^ 2 + 0) = 2 * dW moment_z = 1 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + 0) + 1 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + 0) = 0F_z = 1 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 + 0) + 1 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 + 0) = 4 * W ^ 2  

Kao i uvijek opet, z-potisak ostaje konstantan, ali ovoga puta pojavljuje se samo okretni moment.

Potisak

Napokon, što se događa ako sva četiri motora ubrzamo za jednaka (kvadratna) brzina?

  moment_x = 0 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 + dW) + 0 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + dW) = 0 moment_y = 1 * (W ^ 2 + dW) + 0 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + dW) + 0 * (W ^ 2 + dW) = 0 moment_z = 1 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 + dW) - 1 * (W ^ 2 + dW) = 0F_z = 1 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 - dW) + 1 * (W ^ 2 + dW) + 1 * (W ^ 2 + dW) = 4 * W ^ 2 + 4 * dW  

Dakle, samo u ovom slučaju vidimo porast vertikalnog potiska (za 4 * dW ). Primijetite kako se neto momenti oko svake osi poništavaju.

Mislim da ovo ne razumijem. Pri ulasku u zaokret okretanja, dva dijagonalna suprotna podupirača (recimo, CW) se okreću, stvarajući podizanje, dok se CCW podupirači okreću prema dolje u odnosu na zadanu vrijednost leptira za gas (stvarajući manje podizanje). Po završetku okreta nagiba, CW podupirači se okreću prema dolje, a CCW okreću prema gore da bi završili okretanje nagiba. I ulazak i izlazak iz okreta nagiba stvaraju mrežno podizanje, jer podupirači koji se okreću prema dolje ne mogu ići proizvoljno nisko da bi se suprotstavili podizanju od podupirača koji se okreću prema gore. Zar ne? Možda je ovo istina za četverocikle s omogućenim 3D-om?
@mcenno, u pravu ste da rekviziti ne mogu ići proizvoljno polako. Međutim, oni već idu prilično brzo, tako da obično ima dovoljno prostora za usporavanje, a da pritom i dalje ostaje pozitivna brzina, kako bi se dao autoritet za kontrolu naginjanja. Međutim, vaša je poanta vrlo valjana i upravo je razlog zašto multirotors ne mogu vrlo brzo zrezati u usporedbi s njihovim brzinama kotrljanja i nagiba.
#2
+11
Kralc
2020-04-17 16:32:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Učinak nakretanja stvoren istim efektom koji bi uzrokovao vrtnju helikoptera da nema repni rotor.

Na multirotoru se polovina propelera okreće u smjeru kazaljke na satu (CW), a pola u suprotnom položaju -u smjeru kazaljke na satu (CCW). Ova podjela 50/50 ujednačava rotacijske sile za ravni i ravni let. Da biste zijevali, ove snage trebaju biti neuravnotežene. Da bi se, na primjer, vrtjeli CW, motori CW vrte se brže i / ili CCW motori sporije.

Da bi se smanjili drugi pokreti, motori CW i CCW izmjenjuju se oko okvira zrakoplova. Da su svi CW motori na jednoj strani, kretanje zglobom također bi uzrokovalo naginjanje i pomicanje boka.

#3
+4
Drones and Whatnot
2020-04-17 16:16:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sve je u inerciji.

Promjenom brzine vrtnje rotora u jednom smjeru, zbog očuvanja impulsa, četverokut se kreće u drugom smjeru.

To je prilično zbunjujući način, pa zamislite ovo:

Suočeni ste s prijateljem, oboje ste u uredskoj stolici s kotačima. Ispružite desnu ruku i odgurnete lijevu ruku svog prijatelja. Iako svog prijatelja tjerate da se okreće (poput motora koji vrti propeler), na kraju se i rotirate. Vi ste bespilotna letjelica, pa gurajući propeler različitim brzinama, na kraju i sami rotirate.

No, prema očuvanju zamaha, ne bi li rekviziti koji se okreću natrag do normalne brzine (završavajući pokret nagiba) doveli do toga da četverokut zijeva u suprotnom smjeru? Žao mi je što možda ne razumijem vaš odgovor.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 4.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...