В начало

Урок 2. Основы аэродинамики

• Аэродинамика изучает движение воздуха и механическое взаимодействие между воздушным потоком и обтекаемыми телами.
• Основная задача аэродинамики - определение сил и моментов, действующих на летательный аппарат в различных условиях полета.
• Закон Бернулли справедлив для жидкостей и газов и гласит, что в участках течения жидкости, где скорость больше, давление меньше и наоборот.
• Крыло в авиационной технике является несущей поверхностью, создающей аэродинамическую подъемную силу.
• В полете крыло подвергается влиянию четырех главных сил: силы тяжести, подъемной силы, силы тяги винта и силы сопротивления воздуха.
• Подъемная сила возникает благодаря разности давлений и образующейся разности давлений, направленной в сторону меньшего давления.
• Угол атаки и несимметричный профиль поперечного сечения крыла влияют на возникновение аэродинамической силы.
• Подъемная сила крыла зависит от угла атаки, кривизны профиля, площади крыла, плотности воздуха и скорости полета.
• Крылу необходимо придать такую форму, чтобы оно развивало максимальное значение подъемной силы и минимальное лобовое сопротивление.
• Число, показывающее, во сколько раз подъемная сила больше лобового сопротивления, называется аэродинамическим качеством.

Урок 4. Типы рам, принцип работы квадрокоптера. 

• Квадрокоптеры используются в различных областях, включая аэрофотосъемку, мониторинг и развлечения.
• Материалы для изготовления квадрокоптеров включают карбоновые волокна, стеклотекстолит, фанеру и другие.
• Карбоновые материалы обладают высокой удельной прочностью и малым весом.
• Различные типы рам и защиты используются для обеспечения безопасности и долговечности квадрокоптеров.
• Защитные конструкции включают дуговую, корпусную, сферическую защиту и другие варианты.
• Расположение шасси и подвесов на раме является важным вопросом при проектировании гоночных коптеров.

Урок 6. Двигатели

• Винтомоторная группа создает тягу для движения ЛА в нужном направлении.
• В ВМГ входят двигатель и воздушный винт для мультироторных БПЛА.
• Квадрокоптеры используют коллекторные и бесколлекторные двигатели.
• Коллекторные двигатели имеют низкую стоимость и простоту конструкции, но высокий уровень шумов и низкий КПД.
• Бесколлекторные двигатели состоят из статора, неодимовых магнитов, корпуса и вала мотора.
• Бесколлекторные двигатели имеют преимущества, такие как широкий диапазон частоты вращения, возможность использования во взрывоопасной среде и высокий КПД.
• Недостатки бесколлекторных двигателей включают сложную систему управления и более высокую стоимость.
• Размеры моторов записываются цифрами, и чем больше размер статора, тем больше крутящий момент и мощность двигателя.
• KV - это предельная частота оборотов двигателя при заданном напряжении.

Урок 8. Регуляторы оборотов 

• ESC (электронный контроллер скорости) регулирует обороты двигателя квадрокоптера.
• Контроллер полета посылает данные регулятору оборотов для изменения подачи напряжения на двигатель.
• Регуляторы оборотов подают напряжение на обмотки двигателя в заданной последовательности для вращения ротора.
• Обмотки бесколлекторного мотора соединены по специальной схеме и имеют три вывода.
• Регуляторы оборотов имеют максимальный ток и максимальное рабочее напряжение, которые нужно учитывать при выборе.
• Регуляторы разрабатываются для повышения реакции силовой установки на расчеты полетного контроллера.
• Существуют разные протоколы передачи данных в ESC, включая PWM (широтно-импульсная модуляция) и DSHOT.
• Регуляторы оборотов бывают "4 в 1" и отдельные, с разными преимуществами и недостатками.
• Плата распределения питания используется для разделения основного разъема АКБ на четыре ESC.

Урок 10. Аккумуляторная батарея.

• Литий-полимерные аккумуляторы широко используются в FPV дронах и гоночных дронах благодаря своей способности накапливать и обеспечивать энергией при небольшом весе.
• Аккумуляторная батарея состоит из нескольких аккумуляторов или банок, которые имеют номинальное напряжение 3,7 вольт.
• Реальное напряжение аккумулятора зависит от степени его заряда и может варьироваться от 3 до 4,2 вольт.
• При последовательном соединении аккумуляторов итоговое напряжение будет равно сумме напряжений всех входящих сборку элементов или банок.
• Емкость аккумулятора показывает, как долго батарея может отдавать номинальный ток и измеряется в миллиАмпер-часах или Ампер-часах.
• Чем выше емкость, тем дольше от одной зарядки может работать квадрокоптер, но также увеличивается вес батареи.
• Важной характеристикой аккумулятора является максимальный разрядный ток или токоотдача, которая указывается в единицах "С".
• Рекомендуется выбирать батареи таким образом, чтобы расчетный рабочий ток не превышал 70 процентов от номинальной токоотдачи батареи.
• При повышении максимального тока разряда может произойти перегрев аккумулятора, что может привести к его деградации и возгоранию.

Министерство образования и науки Российской Федерации
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Петра Великого

УДК 681.51
Б91
Р е ц е н з е н т ы:
Заслуженный профессор СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,
доктор технических наук, профессор СПбГЭТУ «ЛЭТИ» В. В. Путов
Доктор технических наук, профессор СПбПУ В. С. Заборовский
Бурдаков С. Ф. Управление квадрокоптером при полетах с малыми и средними перегрузками / С. Ф. Бурдаков, А. О. Марков. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2016. – 250 с.
В монографии приведены результаты теоретических исследований
и компьютерного моделирования задачи робастного управления квадрокоптером при стабилизации траекторий пилотирования с малыми и
средними перегрузками. Разработана подробная математическая модель
летательного аппарата, учитывающая динамику системы исполнительных устройств и ограничение на управление. Построена двухуровневая
система стабилизации программных движений квадрокоптера. Произведена корректировка уровня компенсации для возможности управления
при произвольном повороте аппарата. Осуществлена настройка ПИД
регуляторов уровня стабилизации и исследованы возможности системы
управления. Согласно выявленным недостаткам контроллера, связанным с потерей в ряде случаев управляемости и устойчивости системы,
произведена его модификация. Рассмотрена процедура сглаживания
заданий. Введена дополнительная система ограничителей и защиты интеграторов от перенасыщения. Указанные мероприятия позволили добиться устойчивой отработки широкого класса траекторных движений.
Определены перспективы дальнейших исследований.
Книга будет полезной для научных работников, инженеров, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области автоматического управления, мехатроники и робототехники.
Табл. 10. Ил.161. Библиогр. 20 назв. Прил. 2.
Печатается по решению
Совета по издательской деятельности Ученого совета
Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
© Бурдаков С. Ф., Марков А. О., 2016
© Санкт-Петербургский политехнический
ISBN 978-5-7422-5059-3   университет Петра Великого, 2016

Формирование основ инженерного мышления у дошкольников через электроконструирование.

Беспилотный летательный аппарат самолетного типа для доставки груза массой 0,7 кг и дальностью 80 км.