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楼主: junhui
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四轴机架重心与稳定性的关系

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21
发表于 2012-12-6 22:16 | 只看该作者
端木殿 发表于 2012-12-6 21:59
来个四轴在飞行中的简化受力图

简化机架为T形结构。。。架构本身无质量。。。重心在圆圈处(表示低于机 ...

这是我的简化图



过重心就没有什么转动力矩了

欢迎继续阅读楼主其他信息

22
发表于 2012-12-6 22:47 | 只看该作者
本帖最后由 端木殿 于 2012-12-6 23:07 编辑
我是楼主 发表于 2012-12-6 22:16
这是我的简化图

恩。。。 我已经看出问题在哪了提示。。。 合力一定是水平么?还有合理水平朝左表示啥


(承认假设少了一条限定条件。。。不过把拉力当作变量也不是什么大问题)
23
发表于 2012-12-6 22:50 | 只看该作者
一个小小的问题变成了一个力学讨论 论坛应该提倡这种风气 而不是老*的设备多贵多牛逼
24
发表于 2012-12-6 23:06 | 只看该作者
我是楼主 发表于 2012-12-6 22:16
这是我的简化图

对了。。。试着平移所有力到O点看看

然后提示2. 单摆
25
发表于 2012-12-7 09:00 | 只看该作者
路過幫頂上
26
发表于 2012-12-7 12:51 | 只看该作者

dui

本帖最后由 王中王 于 2012-12-7 16:32 编辑

固定翼和四轴趋稳的原理不同,翼面和桨的控制机理不同,造成重心高低在两种飞行器中对飞行器姿态的影响截然不同。

1,固定翼由于有机翼翼面的存在,有效的遏制了非操控横滚和摆动的发生(不由舵面运动造成而由重力、升力中心等力臂变化造成的横滚或轴向摆动)。在无飞控干预时,重心高低对飞行器的作用主要表现在 低重心提供趋稳力臂,高重心存在不稳力臂这一方面,低重心有利于自动趋稳。而在此趋稳运动过程中重心远离轴心滚动产生的运动惯性引起的轴向摇摆和震荡现象不明显(极端情况也发生在天行者等重心远离轴心的固定翼上,螺旋时重心惯性摇摆、旋转力量大过舵面控制力和尾翼结构承受力是造成的无法改出和尾翼结构性震荡的重要原因)。有飞控干预时,干预舵量符合重力趋稳运动速率时,两股力同时发挥有利作用,干预舵量过大时,引起飞机重心惯性摇摆力量过大,从而造成飞机震荡(要调pid的原因)。


2.多轴飞行器是由飞控感知和各桨差速来控制横滚和飞行姿态,飞行姿态修正速度快、动作大,重心远离轴心造成的轴向惯性摇摆和震荡现象影响明显,同时由于没有翼面来抑制非操控横滚,进一步放大了惯性横滚的负面影响,因此重心远离轴心负面影响大于正面影响。由于多轴运动中各有相当重量的电机和桨高速旋转所造成的陀螺效应的影响对飞行器运动轨迹起着关键和及其重要的作用,所以多轴运动轴心和力学平面的计算相当复杂(等专业人士点拨),一般认为由各电机带桨时,旋转部件的重心位置构成的平面为其四轴飞行器的运动平面,重心靠近这个平面飞行器惯性摇摆越小,整体质量越靠近这个平面的中心点惯性摇摆越小(重量越集中在中心板上越好,当然,也要考虑电调等的相互干扰),多数情况下运动平面都平行并高于中心板(电机位高过中心板),这就是为什么有人在中心板上方放瓶矿泉水,四轴反而更稳。


    当然,四轴安装中,重心高过运动平面比低过运动平面更有害(运动时会有不稳力臂叠加),但重心过低了大机动时相当不利。之所以有人感官上觉得四轴重心低点会更稳些,是因为重心低时四轴的姿态变化速度会变慢,到达舵量点时会柔和些,所以感觉稳些,但飞控会很辛苦,被惯性荡来荡去(肉眼不易察觉)。


   *话外音:上面的想法是上午看了这话题拍脑袋想的,几乎没依据,我没读过几天书,也是新手,没经验,很多东西说得很业余,真心希望各专业的朋友能给我们指出真正的科学,让我们能装好、调好我们的飞行器,真心希望开发者们在把科学变为金钱的同时,能分享一些理论一些经验,毕竟装好机才能飞好控,才能有更多的火花,我们才能追上黑绵羊呀等洋鬼子,我们不笨,总有一天我们会有属于我们自己的天空,真心希望。(感觉飞控控制四轴滚动的速率曲线、加速度变化曲线是否契合四轴这个多运动部件的机器各部分在运动中惯性相互作用所构成的运动轨迹,是好飞控和不好飞控的重要差别)
27
发表于 2012-12-8 12:03 | 只看该作者
路過幫頂上
28
发表于 2012-12-8 13:45 | 只看该作者
学习了  受教了
29
发表于 2012-12-8 15:57 | 只看该作者
哇哦,好厉害啊
30
发表于 2012-12-10 07:41 | 只看该作者
专业!
学习!
31
发表于 2012-12-10 08:20 | 只看该作者
我是楼主 发表于 2012-12-6 22:16
这是我的简化图

这个。。。 我把力平移到o点上时候。。。

机臂平面受到一个顺时针的力矩(平移重力的力偶)。Fy; Fx


所以。。。总体的话。。。机臂会有一个回到水平的趋势。。且整体向左移动。。。Fy和G影响是向上曲还是向下曲



32
发表于 2012-12-10 08:36 | 只看该作者
受教了!!
33
发表于 2012-12-10 10:52 | 只看该作者

RE: 四轴机架重心与稳定性的关系

端木殿 发表于 2012-12-10 08:20
这个。。。 我把力平移到o点上时候。。。

机臂平面受到一个顺时针的力矩(平移重力的力偶)。Fy; Fx
...

哎呀老兄啊,你真的考虑错了,这些都是高中力学知识啊,要我怎么解释?其实我已经解释很清楚了,拉力是穿过重心的,重心就是物体的质量中心,你就可以把它当作质点看,穿过重心的力是无法使物体发生转动的。      

再举一例,要是再不懂那就得补物理了。  假设这个四轴斜着放置,使其做自由落体下坠,不计空气给他造成的影响,那么四轴就只受到一个重力,重力作用点就在重心处吧,下落的时候它会翻转吗?显然不会,好了这下明白了吧!

直升机的重心也是低于旋翼平面的,能自稳吗?
34
发表于 2012-12-10 10:57 | 只看该作者
本帖最后由 端木殿 于 2012-12-10 11:19 编辑
我是楼主 发表于 2012-12-10 10:52
哎呀老兄啊,你真的考虑错了,这些都是高中力学知识啊,要我怎么解释?其实我已经解释很清楚了,拉力是穿 ...


那有个前提假设。。。 物体可以被简化为一个质点
实际情况。。。不可以简化成质点啊。。。。。

http://baike.baidu.com/view/26217.htm

桨有没有转动完全不一样的结论。。。。讨论的重点是螺旋桨有在转啊。。。


那就假设机架T两端两个相同的小降落伞。。倾斜着落体。。。结论?


我们要预测的是整体的姿态不是重心的姿态。。。就像你的受力图画的。。。合力朝左。。。那么意味着重心水平向左移动。。但是机架的其他部位呢
35
发表于 2012-12-10 11:34 | 只看该作者
端木殿 发表于 2012-12-10 10:57
那有个前提假设。。。 物体可以被简化为一个质点
实际情况。。。不可以简化成质点啊。。。。。

好吧,我顺着你的思路来,假设是降落伞,那么当然机架会恢复到水平状态,重心朝下,好然后你接着说
36
发表于 2012-12-10 11:35 | 只看该作者
有没有高手出来冒个泡,给个正解
37
发表于 2012-12-10 11:53 | 只看该作者
本帖最后由 端木殿 于 2012-12-10 12:01 编辑
我是楼主 发表于 2012-12-10 11:34
好吧,我顺着你的思路来,假设是降落伞,那么当然机架会恢复到水平状态,重心朝下,好然后你接着说

那么接着受力图说
电机和桨是转动的。。说明正在产生一个拉力。。分解成Fx Fy。。。 那么是不是可以进一步简化为。。。两个降落伞(Fy),两个水平拉力Fx
因为我们要研究关于机臂/机架是否回复水平
那么我们把兴趣点放在的O点

水平方向
Fx关于o点对称。。两个力矩等量相反抵消。。。不导致任何姿态改变

竖直方向
你已经自己说明了

综合
???
38
发表于 2012-12-10 12:23 | 只看该作者
本帖最后由 王中王 于 2012-12-10 13:24 编辑
我是楼主 发表于 2012-12-10 11:35
有没有高手出来冒个泡,给个正解


四轴重力力臂对趋稳几乎没用,同时,重心太高太低带来的惯性震荡却很有害,不过四轴飞行器轴心究竟在哪,倒是值得我们好好研究研究,希望高人给真理。



《前贴》
(固定翼和四轴趋稳的原理不同,翼面和桨的控制机理不同,造成重心高低在两种飞行器中对飞行器姿态的影响截然不同。

1,固定翼由于有机翼翼面的存在,有效的遏制了非操控横滚和摆动的发生(不由舵面运动造成而由重力、升力中心等力臂变化造成的横滚或轴向摆动)。在无飞控干预时,重心高低对飞行器的作用主要表现在 低重心提供趋稳力臂,高重心存在不稳力臂这一方面,低重心有利于自动趋稳。而在此趋稳运动过程中重心远离轴心滚动产生的运动惯性引起的轴向摇摆和震荡现象不明显(极端情况也发生在天行者等重心远离轴心的固定翼上,螺旋时重心惯性摇摆、旋转力量大过舵面控制力和尾翼结构承受力是造成的无法改出和尾翼结构性震荡的重要原因)。有飞控干预时,干预舵量符合重力趋稳运动速率时,两股力同时发挥有利作用,干预舵量过大时,引起飞机重心惯性摇摆力量过大,从而造成飞机震荡(要调pid的原因)。


2.多轴飞行器是由飞控感知和各桨差速来控制横滚和飞行姿态,飞行姿态修正速度快、动作大,重心远离轴心造成的轴向惯性摇摆和震荡现象影响明显,同时由于没有翼面来抑制非操控横滚,进一步放大了惯性横滚的负面影响,因此重心远离轴心负面影响大于正面影响。由于多轴运动中各有相当重量的电机和桨高速旋转所造成的陀螺效应的影响对飞行器运动轨迹起着关键和及其重要的作用,所以多轴运动轴心和力学平面的计算相当复杂(等专业人士点拨),一般认为由各电机带桨时,旋转部件的重心位置构成的平面为其四轴飞行器的运动平面,轴心就在这个平面的中心。重心靠近这个平面飞行器惯性摇摆越小,整体质量越靠近这个平面的中心点惯性摇摆越小(重量越集中在中心板上越好,当然,也要考虑电调等的相互干扰),多数情况下运动平面都平行并高于中心板(电机位高过中心板),这就是为什么有人在中心板上方放瓶矿泉水,四轴反而更稳。


    当然,四轴安装中,重心高过运动平面比低过运动平面更有害(运动时会有不稳力臂叠加),但重心过低了大机动时相当不利。之所以有人感官上觉得四轴重心低点会更稳些,是因为重心低时四轴的姿态变化速度会变慢,到达舵量点时会柔和些,所以感觉稳些,但飞控会很辛苦,被惯性荡来荡去(肉眼不易察觉)。


   *话外音:上面的想法是上午看了这话题拍脑袋想的,几乎没依据,我没读过几天书,也是新手,没经验,很多东西说得很业余,真心希望各专业的朋友能给我们指出真正的科学,让我们能装好、调好我们的飞行器,真心希望开发者们在把科学变为金钱的同时,能分享一些理论一些经验,毕竟装好机才能飞好控,才能有更多的火花,我们才能追上黑绵羊呀等洋鬼子,我们不笨,总有一天我们会有属于我们自己的天空,真心希望。(感觉飞控控制四轴滚动的速率曲线、加速度变化曲线是否契合四轴这个多运动部件的机器各部分在运动中惯性相互作用所构成的运动轨迹,是好飞控和不好飞控的重要差别))
39
发表于 2012-12-10 13:23 | 只看该作者
本帖最后由 端木殿 于 2012-12-10 13:29 编辑
王中王 发表于 2012-12-10 12:56
这是理论,实际上重力趋稳几乎对四轴没用,因为飞控的校正速度很快,其加速度是大于重力力臂产生的加速 ...

。。。我们讨论的是重心对回中的影响。。。


所谓放水在上层更稳只是回中时电机动力不够补偿而导致的(类简谐)振动原因完全在于pid调教不当导致响应慢了或者过充。。。前者说明p偏低。。。后者说明p偏高
加一瓶水上去提高重力位置后重力对姿态改变的影响最小化。。。。


所以我前面有提到说。。问最顶上楼主所要的“稳”是怎么个定义



小斯的设计是靠惯相机和电池悬挂后一体的惯性和机架惯性相对分离。。。拍出来稳是因为机体惯性对云台惯性影响最小化。。舵机用来补偿阻尼产生的带动。。。。




40
发表于 2012-12-10 13:28 | 只看该作者

RE: 四轴机架重心与稳定性的关系

王中王 发表于 2012-12-10 12:56
这是理论,实际上重力趋稳几乎对四轴没用,因为飞控的校正速度很快,其加速度是大于重力力臂产生的加速 ...

事实上,重力根本不产生力矩,所有的姿态变换都是由螺旋桨产生的力矩实现的,重心的远离只是造成了阻碍转动的力臂增大,从而使转动加速度减小,四轴的动作会变得缓慢,这样可以有效遏制感度过灵敏所造成的震荡,且重心在上在下效果同样,没有什么在上面更不好的说法。当然重心远离的缺点就是对电机的负荷更大
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