四旋翼无人机备课讲稿
四旋翼无人机
———动力学模型建立
目录
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一、无人机介绍及其原理
2
二、无人机动力学模型
一、无人机介绍及其原理
[ Image information in product ] 实物图ed to be used within this PowerPoint template only. You may not extract the image for any other use.
Text in here
（e）前后运动：电机3转速增加，使拉力增大，相应电机1转速减小，使 拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。 （f）倾向运动：侧向飞行的工作原理与前后运动完全一样。
二、无人机动力学模型
1.模型假设
（1）无人机是刚体且对称。 Text in here （2）地面坐标系为惯性坐标系， 重力加速度不随飞 行高度的变化而变化。 （3）不计地球自转和公转运动的影响。 （4） 4个螺旋桨轴与 Z 轴平行排列。 （5）机体坐标系原点与质心一致。 （6）忽略空气阻力。
2.建模过程
（1）四个螺旋桨轴与Z轴平行排列，升力分别为
（2）地面坐标系E(OXYZ)，机身坐标系B(oxyz)，定义了3个欧拉角: 横滚角 φ，俯仰角θ和偏航角ψ，分别表示机体绕 x，y，z 轴旋转到 X，Y，Z 轴的 Text in here 角度，这3个角构成飞行器的姿态角，如下图。
从上中可以得到机体坐标系到地面坐标系每个轴的转换矩阵。
四旋翼无人机
1.结构形式
1、旋翼对称分布
2、电机1.3与电机1.4 的旋转方向相反，用 于平衡反扭矩。
Text in here
四旋翼无人机结构形式图
2、工作原理
基于四旋翼无人机的课程实践教学
基于四旋翼无人机的课程实践教学1. 引言1.1 研究背景目前，教育教学过程中对于实践教学的重视程度逐渐增加，传统的课堂教学方式已经不能满足学生们的需求。
而基于四旋翼无人机的课程实践教学可以提高学生的实践能力，培养学生的解决问题的能力以及团队协作能力，从而更好地适应未来社会的发展趋势。
对于如何有效地开展基于四旋翼无人机的课程实践教学，进行深入研究和探讨，对于教育教学改革具有重要的意义。
1.2 研究目的本研究的目的是通过基于四旋翼无人机的课程实践教学，探讨如何提高学生对无人机技术的理解和掌握能力。
通过设计富有趣味性和实践性的课程内容，激发学生的学习兴趣，培养他们的创新能力和团队合作精神。
通过实践教学环节的设计和学生参与，评价实践效果，不断优化教学方法和课程设置，帮助学生更好地理解无人机技术，并将理论知识应用到实际操作中。
通过本研究，旨在为教育教学改进提供实践经验和思路，推动无人机技术在教育领域的发展，培养更多具有创新精神和实践能力的人才。
1.3 研究意义通过开展基于四旋翼无人机的课程实践教学，可以帮助学生更好地了解无人机的基本原理和工作原理。
这不仅可以提高学生的理论知识水平，还可以培养学生的实践能力和创新思维，为他们未来从事相关领域的工作打下坚实的基础。
基于四旋翼无人机的课程实践教学可以促进学生的实践能力和团队合作意识的培养。
通过团队合作设计、搭建和调试无人机，学生能够在实践中学会团队沟通、协作和分工，这对于他们未来的职业发展至关重要。
基于四旋翼无人机的课程实践教学对于提高学生的综合能力和职业素养具有积极的促进作用。
这不仅有助于学生在未来的学习和工作中更好地应用无人机技术，还可以为我国无人机产业的发展培养更多的专业人才，推动无人机技术的进一步发展和应用。
2. 正文2.1 四旋翼无人机的基本原理四旋翼无人机是一种由四个旋翼驱动的飞行器，通过改变四个旋翼的转速和倾斜角度来实现飞行和悬停。
其原理主要基于空气动力学和控制系统。
四旋翼无人机控制原理
四旋翼无人机控制原理四旋翼无人机（Quadcopter）是一种由四个电动马达驱动的多旋翼飞行器，它通过改变电动马达的转速来控制飞行姿态和飞行方向。
在本文中，我们将探讨四旋翼无人机的控制原理，包括姿态稳定控制、飞行控制和导航控制等方面的内容。
首先，四旋翼无人机的姿态稳定控制是其飞行控制的基础。
姿态稳定控制是通过调整四个电动马达的转速，使得无人机能够保持平衡并保持所需的飞行姿态。
这一过程涉及到飞行控制器（Flight Controller）的运算和反馈控制，通过加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器获取飞行器的姿态信息，并根据预设的飞行控制算法来调整电动马达的转速，从而实现姿态的稳定控制。
其次，飞行控制是四旋翼无人机实现飞行动作的关键。
飞行控制包括起飞、降落、悬停、前进、后退、转向等动作，通过改变四个电动马达的转速和倾斜角度，飞行控制器能够实现对无人机的飞行状态进行精确控制。
在飞行控制过程中，飞行控制器需要根据无人机的当前状态和飞行任务的要求，实时调整电动马达的输出，以实现平稳、灵活的飞行动作。
最后，导航控制是四旋翼无人机实现自主飞行和定位的重要环节。
导航控制包括位置定位、航向控制、高度控制等功能，通过全球定位系统（GPS）、气压计、光流传感器等设备获取飞行环境的信息，并通过飞行控制器进行数据处理和控制指令下发，实现无人机在空中的定位和导航。
导航控制的精准性和稳定性对于实现无人机的自主飞行和执行特定任务至关重要。
综上所述，四旋翼无人机的控制原理涉及姿态稳定控制、飞行控制和导航控制等多个方面，通过飞行控制器和传感器等设备的协同作用，实现对无人机飞行状态的实时监测和精确控制。
这些控制原理的应用，使得四旋翼无人机能够在各种环境条件下实现稳定、灵活的飞行，并具备执行特定任务的能力，如航拍、搜救、巡航等。
四旋翼无人机的控制原理不仅对于飞行器设计和制造具有重要意义，也对于无人机的应用和发展具有深远影响。
基于四旋翼无人机的课程实践教学
基于四旋翼无人机的课程实践教学无人机技术的迅速发展，使得四旋翼无人机成为目前最受欢迎的无人机之一。
四旋翼无人机除了在军事、航空航天等领域有着广泛的应用，还被广泛运用在农业、测绘、摄影等民用领域。
针对四旋翼无人机的课程实践教学已经成为高校专业课程中的重要内容之一。
本文将着重介绍基于四旋翼无人机的课程实践教学。
一、四旋翼无人机的课程模块设计1. 无人机原理与结构：通过讲解无人机的构造、原理、传感器、操控装置等基础知识，帮助学生全面了解无人机的基本结构和工作原理，为后续的实践操作打下坚实的理论基础。
2. 无人机驾驶与操作：这个模块主要是通过模拟飞行器进行操控操作，学生会学到如何控制无人机的平稳起飞、悬停、转弯、降落等基本操作。
并且对无人机的实际操控能力提出不同的要求，帮助学生熟练掌握无人机的操控技能。
3. 无人机应用与监测：无人机在农业、测绘、环境监测、电力巡检等领域有着广泛的应用，这个模块将帮助学生学习无人机应用的基本原理、技术和方法，并进行一定的应用操作。
4. 无人机维护与故障排除：维护与故障排除是无人机应用中极其重要的环节，这个模块将帮助学生学习无人机的日常维护保养以及常见故障的排除方法，使学生具备一定的维修和故障排除能力。
以上四个模块的设计，使得学生在校期间即能够学习到无人机的基本理论知识，又能够亲自动手进行实践操作和应用体验，提高学生的实际操作能力和应用能力。
1. 实验室教学：通过在实验室内设置仿真飞行环境，学生可以进行真实的飞行操作，学习无人机的操作技巧，并且在实验室内还可以进行无人机的基本构造拆装、传感器测量、操控装置调试等基础实践操作，为学生提供一个比较安全、逼真的实践环境。
2. 野外实习：结合课程要求，学生需到达指定场地进行无人机的野外飞行实习，学生需要根据飞行场地的环境、地形、气象等条件进行航线规划，实地操作无人机进行飞行试验，进行无人机的姿态控制、高度控制、航向控制等实际飞行操作。
旋翼无人机操作教案中班
旋翼无人机操作教案中班教案标题：旋翼无人机操作教案（中班）教案目标：1. 介绍无人机的基本概念和组成部分，培养学生对无人机的兴趣和好奇心。
2. 培养学生的观察力、动手能力和团队合作精神。
3. 帮助学生了解无人机的操作原理和安全注意事项。
4. 引导学生进行简单的无人机操控实践，提升学生的空间认知和手眼协调能力。
教具准备：1. 旋翼无人机模型（适合中班学生使用的小型模型）。
2. 无人机遥控器（确保遥控器易于操作，并有简单的控制按钮）。
3. 展示板或幻灯片，用于介绍无人机的基本知识和操作原理。
4. 安全帽或护目镜，确保学生在操作无人机时的安全。
教学步骤：引入（5分钟）：1. 展示一张无人机的图片，引发学生对无人机的好奇心和兴趣。
2. 向学生简要介绍无人机是一种可以在空中飞行的机器，可以用来拍摄照片、传递物品等。
知识讲解（10分钟）：1. 使用展示板或幻灯片向学生介绍无人机的基本组成部分，如机身、旋翼、遥控器等。
2. 解释无人机的操作原理，即通过遥控器控制旋翼的转速和方向来控制无人机的飞行。
3. 强调无人机操作的安全注意事项，如在开放空间操作、避免靠近人群等。
示范操作（10分钟）：1. 向学生展示如何正确佩戴安全帽或护目镜。
2. 演示如何使用遥控器控制无人机的起飞、降落、前进、后退等基本操作。
3. 重点强调遥控器的操作按钮和指示灯的含义。
实践操作（20分钟）：1. 将学生分成小组，每组由一名学生操作无人机，其他学生观察和记录。
2. 学生轮流操作无人机，进行简单的飞行操控练习。
3. 教师和助教在一旁提供指导和帮助，确保学生的安全和操作正确性。
总结（5分钟）：1. 与学生一起回顾无人机的基本组成部分和操作原理。
2. 鼓励学生分享他们的操作经验和感受。
3. 强调学生在操作无人机时要遵守安全规则和团队合作。
拓展活动：1. 鼓励学生使用无人机进行简单的拍摄活动，如拍摄校园风景或同学们的合影。
2. 组织学生进行无人机飞行比赛，鼓励他们展示操作技巧和团队合作精神。
四旋翼无人机方案PPT课件
四旋翼无人机工作原理
➢ 无人机航拍飞控是一个集单片机技术、航拍传感器技术、GPS导航航拍 技术、通讯航拍服务技术、飞行控制技术、任务控制技术、编程技术等多技 术并依托于硬件的高科技产物，因此要能设计好一个飞控，缺少上面所述的 任何一项技术都是不可能的，越多的飞行经历和经验能为设计初期提供很多 避免出现问题的方法，使得试飞进展能够更顺利。
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX
四旋翼无人机方案
目录
➢1、产品背景 ➢2、发展前景 ➢3、主要种类 ➢4、工作原理 ➢5、核心部件 ➢6、组成结构 ➢7、基本功能 ➢8、主要问题 ➢9、选择原则
赛亿方案集团
四旋翼无人机产品背景
➢ 无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。无人机结构 简单、使用成本低，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务。 在突发事情应急、预警有很大的作用。
赛亿方案集团
谢谢！
赛亿方案集团
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
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四旋翼无人机核心部件
➢ 智能控制板 ➢ 发动机 ➢ 高清摄像头 ➢ LED显示器
无人机 ➢ 遥控直升机
赛亿方案集团
四旋翼无人机基本功能
四旋翼航拍教参
第四课四旋翼的起飞与着陆教学场地：室外/室外教学目标：1、让学生掌握四旋翼的起飞与着陆教学重点/难点：1、四旋翼的起飞与着陆教具/资源（说明：具体到数量和类型，便于检查课前准备）：教学步骤：第一步：导入老师展示神行者四旋翼，并试飞神行者四旋翼。
第二步：课程展示1、讲解神行者四旋翼的基本外观参数（从长度、宽度、高度方面来体现）。
神行者四旋翼的起飞：推动油门一定要缓慢，即使已经推动一点距离，电机还没有启动也要慢慢来。
这样可以防止由于油门过大而无法控制飞行器。
在四旋翼起飞后，不能保持油门不变，而是四旋翼到达一定高度，一般离地面约1m后开始降低油门，并不停的调整油门大小，使无人机在一定高度内徘徊。
这是因为有时油门稍大四旋翼上升，有时稍小四旋翼下降，必须将油门控制才可以让四旋翼保证飞行的高度。
神行者四旋翼的降落：降落时，同样需要注意操作顺序；降低油门；使四旋翼缓慢的接近地面；离地面约5-10cm处稍稍推动油门，降低下降速度；然后再次降低油门直至四旋翼触地（触底后不得推动油门）；油门降到最低，锁定飞控。
相对于起飞来说，降落是一个更为复杂的过程，需要反复练习。
第三步：注意事项操作步骤及注意事项第四步：神行者四旋翼调试飞行，讲解放飞的地点、周围环境等1、飞行安全:a、不要对着人群放飞；b、原理公路、高压电线；c、场地应空旷，风较小的时候放飞；d、场地应尽量远离楼群；2、放飞：a、教师示范飞行动作；b、教师指导学生飞行动作；c、学生演示。
同学相互指出其动作不当之处，加以修正；d、学生体验第五步：作业回家向爸爸妈妈介绍这款飞机的名字，和爸爸妈妈一起用老师在课堂上教的方法一起飞一飞神行者四旋翼飞机，重温本次课堂上所学习到的知识，并和爸爸妈妈一起完成微信公众号里面的小问题。
第五课四旋翼知识比赛学场地：室内/室内教学目标：1、让小朋友通过知识竞赛来巩固前面所学习的航模知识。
教学重点/难点：1、航模知识的复习教具/资源（说明：具体到数量和类型，便于检查课前准备）：教学步骤：第一步：导入同学们前面学习了那么多航模知识，那现在我们来一场知识竞赛，回答问题最多并回答对的同学，会有小奖励额。
基于四旋翼无人机的课程实践教学
基于四旋翼无人机的课程实践教学随着科技的不断进步，无人机技术在各个领域得到了广泛的应用。
四旋翼无人机作为无人机中的一种，具有灵活、便携、操作简单等特点，被广泛应用于航拍摄影、农业植保、测绘勘察等领域。
为了培养学生的创新能力和实践能力，许多高校将基于四旋翼无人机的课程实践教学纳入到相关专业的课程当中。
本文将从课程设置、实践环节、教学方法等方面进行探讨，以期为相关专业教师提供一些参考。
一、课程设置在进行基于四旋翼无人机的课程实践教学之前，首先需要对课程设置进行详细规划。
该课程应当包括无人机相关的基础知识、飞行原理、控制系统、航拍摄影等内容。
在课程设置的过程中，要考虑到学生的专业背景和实际需求，尽可能地贴近实际应用，使学生能够通过课程学到实用的技能和知识。
在课程设置过程中，还需要考虑课程的难度和深度，根据学生的学习水平和实际情况进行合理的安排。
同时还要考虑到课程的时长和课程安排，安排合理的时间，确保学生能够在规定的时间内充分掌握相关知识和技能。
二、实践环节课程实践教学是课程设置的重要组成部分，通过实践环节能够帮助学生更好地理解理论知识，掌握实际操作技能。
在基于四旋翼无人机的课程实践教学中，可以设置一些实际操作的环节，比如无人机的组装调试、飞行操作、航拍摄影等。
在实践环节中，学生可以通过自己动手组装无人机，了解各个零部件的功能和作用，掌握无人机的构造和原理。
在飞行操作环节，学生可以学习如何操控无人机起飞、降落、悬停、航向飞行等基本技能，了解飞行的安全规范和操作注意事项。
在航拍摄影环节，学生可以学习如何进行航拍摄影的准备工作、飞行路径规划、拍摄角度选择等技术，通过实际操作掌握航拍技术。
通过实践环节的设置，能够帮助学生将课堂上学到的理论知识转化为实际操作能力，提高学生的实践能力和创新能力。
三、教学方法针对基于四旋翼无人机的课程实践教学，需要采用一些特殊的教学方法，以便更好地促进学生的学习和成长。
要采用问题驱动的教学方法，鼓励学生主动思考和探索。
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定义四旋翼飞行器子系统的 4 个输入量为
Text in here
将式(8)和(11)结合起来，可得到飞行器的动力学模型
谢谢
Text in here
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重力加速度不随飞 行高度的变化而变化。
（3）不计地球自转和公转运动的影响。
（4） 4个螺旋桨轴与 Z 轴平行排列。
（5）机体坐标系原点与质心一致。
（6）忽略空气阻力。
2.建模过程
（1）四个螺旋桨轴与Z轴平行排列，升力分别为
（2）地面坐标系E(OXYZ)，机身坐标系B(oxyz)，定义了3个欧拉角: 横滚角
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（e）前后运动：电机3转速增加，使拉力增大，相应电机1转速减小，使 拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。 （f）倾向运动：侧向飞行的工作原理与前后运动完全一样。
二、无人机动力学模型
1.模型假设
（1）无人机是刚体且对称。 （2）地面坐标系为惯性坐标系，
1.结构形式
1、旋翼对称分布
2、电机Te1xt.in3h与ere电机1.4 的旋转方向相反，用 于平衡反扭矩。
四旋翼无人机结构形式图
2、工作原理
（1）飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从 而控制飞行器的姿态和位置。 （2）只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系 统。
Text in here
将坐标转换矩阵(5)代入，可得到在地面坐标系中飞行器的受力
Text in here
在地面坐标系下，飞行器的质心运动方程为
对于飞行器的角位移运动方程，采用拉格朗日力学方法来推导 飞行器的动能表示为
飞行器的势能表示为Te来自t in here由 Lagrange 方程，有 L = T － V，取广义坐标 其对应的广义力为:
φ，俯仰角θ和偏航角ψ，分别表示机体绕 x，y，z 轴旋转到 X，Y，Z 轴的
角度，这3个角构成飞行器的姿态角，如下图。
Text in here
从上中可以得到机体坐标系到地面坐标系每个轴的转换矩阵。
Text in here
此时机体坐标系 B 到地面坐标系 E 的转换矩阵为:
将式(1)～(3)代入式(4)中可得到式(5) 在机体坐标系下，飞行器的受力为:
Text in here
（a）垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，拉力增大，上升，反之同时减小 而下降。 （b）俯仰运动：电机 1的转速增加，电机 3 的转速下降（改变量大小应相等），电 机 2、4 的转速保持不变，绕y轴顺时针转动，同理绕y轴逆时针转动。
Text in here
（c）滚转运动：与图 b 俯仰运动，在图 c 中，改变电机 2、4的转速，保持 电机1、3的转速不变，则可使机身绕 x 轴旋转（正向和反向），实现飞行器 的滚转运动。 （d）偏航运动：旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反 的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的一个对角两个正转，另 一对角两个反转。
四旋翼无人机
———动力学模型建立
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一、无人机介绍及其原理
2
二、无人机动力学模型
一、无人机介绍及其原理
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