四旋翼动力学建模-陀螺力矩

无人机旋翼通过高速旋转产生升力,此时转轴相当于一个陀螺,高速旋转的陀螺是非常稳定的,具有保持自身轴向不变的能力,如果有外力想改变陀螺转轴的方向,则会产生一个陀螺力矩来抵抗这种改变。回顾无人机姿态动力学方程

多旋翼螺旋桨反扭力矩计算(四旋翼动力学建模-陀螺力矩)(1)

其中为陀螺效应产生的力矩,其计算方程可表示为

多旋翼螺旋桨反扭力矩计算(四旋翼动力学建模-陀螺力矩)(2)

为电机转轴和螺旋桨的转动惯量,为电机转动角速度,为转轴角速度,因为电机转轴与机体固连,所以转轴角速度为机体角速度。

将上述方程向量叉乘展开,陀螺力矩可简化为

多旋翼螺旋桨反扭力矩计算(四旋翼动力学建模-陀螺力矩)(3)

针对X形四旋翼,将四个轴的陀螺力矩相加,可得

多旋翼螺旋桨反扭力矩计算(四旋翼动力学建模-陀螺力矩)(4)

多旋翼螺旋桨反扭力矩计算(四旋翼动力学建模-陀螺力矩)(5)

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