Автор: Калякулин Александр Николаевич
Должность: Педагог
Учебное заведение: ГБО ДО РМ Республиканский центр ДОД
Населённый пункт: г.Саранск
Наименование материала: "Автоматизация системы управления квадрокоптера"
Тема: "Квадрокоптеры и дроны"
Дата публикации: 11.05.2022
Раздел: дополнительное образование
Квадрокоптер (разновидность мультикоптера) - это летательный аппарат
построенный по вертолётной схеме с четырьмянесущими винтами.
Многовинтовые вертолёты разрабатывались ещё в первые годы
вертолётостроения. Один из первых квадрокоптеров, который реально
оторвался от земли и мог держаться в воздухе, был создан Георгием
Ботезатом и испытан в 1922 году. Недостатком этих аппаратов была
сложная трансмиссия, передававшая вращение одного мотора на
несколько винтов. Изобретение хвостового винта и автомата перекоса
положило конец этим попыткам. Новые разработки начались в 1950-е
годы, но дальше прототипов дело не продвинулось. беспилотный
квадрокоптер контроллер Новое рождение мультикоптеры получили в
XXI веке, уже как беспилотные аппараты. Благодаря простоте
конструкции квадрокоптеры часто используются в любительском
моделировании. Мультикоптеры удобны для недорогой аэрофото- и
киносъёмки - громоздкая камера вынесена из зоны действия винтов.
Квадрокоптеры имеют четыревинта постоянного шага (автомата
перекоса, в отличие от одно- и двухвинтовых аппаратов, нет). Каждый
винт приводится в движение собственным двигателем. Половина винтов
вращается по часовой стрелке, половина - против, поэтому хвостовой
винт квадрокоптеру не нужен. Маневрируют квадрокоптеры путём
изменения скорости вращения винтов. Например: · ускорить все
винты - подъём; · ускорить винты с одной стороны и замедлить с
другой - движение в сторону; · ускорить винты, вращающиеся по
часовой стрелке, и замедлить вращающиеся против - поворот.
Микропроцессорная система переводит команды радиоуправления в
команды двигателям. Чтобы обеспечить стабильное зависание,
мультикоптеры в обязательном порядке снабжают тремя гироскопами,
фиксирующими крен аппарата. Как вспомогательный инструмент, иногда,
также используется акселерометр, данные от которого позволяют
процессору устанавливать абсолютно горизонтальное положение, и
бародатчик, который позволяет фиксировать аппарат на нужной высоте.
Также, применяют сонар для автоматической посадки и удержания
небольшой высоты, а также для облёта препятствий. Современные
мультикоптеры используют бесколлекторные электродвигатели и литий-
полимерные аккумуляторы в качестве источника энергии. Это
накладывает определённые ограничения на их полётные
характеристики: типичная масса мультикоптера составляет от 1 до 4 кг,
при времени полёта от 10 до 30 минут (30-50 минут у уникальных
единичных экземпляров). Поднимаемый полезный груз моделями
мультикоптеров среднего размера и грузоподъёмности - от 500 г до 2-3
кг, что позволяет поднять в воздух небольшую фото или видеокамеру.
Существуют и достаточно крупные модели мультикоптеров, с
количеством роторов порядка 6-8 (гекса и октокоптеры), способные
поднять в воздух груз массой до 20-30 кг. Для увеличения
грузоподъёмности применяют соосное расположение несущих роторов,
что в случае гексакоптера, например, даёт 12 моторов и 12 пропеллеров,
расположенных попарно на 6 несущих лучах. Скорость полёта
мультикоптера может быть от нуля (неподвижное висение в точке) до
100-110 км/ч. Запас энергии батарей позволяет отдельным моделям
мультикоптеров улетать на расстояние до 7-12 км, на практике же радиус
действия (максимальное расстояние, на которое они способны улететь с
последующим возвратом в точку взлёта) обычно ограничено прямой
видимостью (100-200 м при ручном управлении) либо дальностью
действия аппаратуры радиоуправления и видеолинка. При этом лучшие
образцы подобной аппаратуры, использующие усилители мощности
радиосигнала и систему направленных антенн, способны обеспечивать
стабильные радиоуправление и видеолинк на расстояния до 100 км.
Таким образом, наибольшее ограничение на радиус действия
мультикоптеров накладывает именно время полёта.