序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇直升機技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

高昂的成本

2012年伊始，一名外籍男孩在張家口意外摔傷，首航直升機公司派出一架“小松鼠”直升機將其緊急轉運至北京。直升機只飛行了不到40分鐘便將男孩送至醫院，如果乘坐地面交通，從張家口到北京即便不堵車也需要3個小時。北京999急救中心副院長田振彪說：“地面運輸轉運急救病人的風險是空中轉運的8倍。直升機急救能在30分鐘的黃金搶救期讓病人得到救治，更能避免轉運途中加重病情?！?/p>

這件事如果討論到此為止，可謂是一件喜事，普通大眾今后在偏遠地區或醫療欠發達地區生病后，就醫將不再是棘手的難題。不過且慢，不為人知的是，這次轉運的代價是每小時3萬元人民幣的轉運費用。如此高昂的飛行成本對于我國大多數工薪階層來說，可謂望塵莫及。這也不難理解為何我國城市民用直升機的發展如此緩慢，沒有消費，談何發展?

雖然目前已有保險公司涉足空中急救保險，但在這類保險普及之前，空中醫療救援仍然只是少數人專享的“特權”。況且，即便空中急救保險已經普及，也并非所有的急救病人都能動用直升機。

自身的短板

這部分所涉及的問題其實正是整個通用航空領域面臨的幾大難題：空域受限、缺乏機場及起降點、油料供給匱乏、配套設施薄弱、常年低位徘徊造成的行業整體人才和技術儲備贏弱、稅收和財政補貼滯后等。除去這些行業的共性問題外，直升機在城市中發展面臨的自身遺留問題還包括市政規劃欠缺、軍民不分等問題。

談及城市規劃之前，讓我們先來看看巴西最大的經濟城市、世界上直升機最多的城市——圣保羅。每到周末，至少有250架直升機從圣保羅飛往附近的海灘和公園度假。圣保羅市中有一座可起降120架直升機的大型直升機機場，此外，圣保羅的直升機平臺遍地開花，平均每三座商業建筑中就有一座建有屋頂直升機平臺，由于大多數高層建筑的屋頂都有直升機平臺，因此很難統計出直升機平臺在這座城市中的準確數量。

再看我國，直升機平臺的數量同樣無法準確統計，但是無法統計的原因并不是數量太多，而是數量太少且缺乏管理。直升機停機坪作為直升機在城市應用中的基礎保障設施，城市管理部門或政府相關部門應采取積極措施加以規劃籌措。然而，我國目前在這一領域仍屬空白。記者從北京市城市規劃設計研究院了解到，目前尚無任何涉及直升機停機坪的市政規劃，在整個規劃行業的期刊論文庫中，相關內容幾乎為零。僅有幾篇關于直升機停機坪的論文還都停留在建筑設計層面。一言以蔽之，目前的城市規劃既沒有考慮過生產性的飛行需求，也沒有針對直升機起落和通航需要的配套設施進行規劃。

另一方面，由于我國航空的發展始于軍用，因此我國航空產業和軍事自始自終都緊密地聯系在一起。我國自主生產的固定翼飛機和直升機都以軍用為主，雖然現在已經有了以AC系列為代表的一批民用直升機型，但是距離西方國家的民用航空產品仍有不小的差距。在西方，民用直升機的數量是占據主導地位的。全球目前共擁有軍民用直升機6萬多架，其中民用直升機約3.4萬余架，占總數的57％。而且，西方直升機制造商大都可以根據客戶的要求，改裝或定制機型，國內的制造商目前還達不到這一水平。此外，在空域管理，保障體系等方面我國目前都刻有深深的軍事烙印。

中國的經濟正處在高速發展之中，保險、基金業也日趨繁榮，可以肯定的是，阻礙我國城市直升機發展的經濟藩籬很快就會去除，如何解決行業自身的遺留問題才是未來發展的重中之重。

時機未到

直升機參與到城市發展建設中的益處頗多，普通百姓也能坐享其成，這自然是好事。因此，不難理解從專家學者到群眾百姓都在熱切盼望直升機飛進城市，促進城市經濟發展建設。

然而，新生事物總歸是要經歷一段發展過程的。在我國，從第一架國產直升機起飛到今天不過短短的54年，而城市化的全面推進更是1992～2000的事，到今天不過20年。再看直升機與城市發展結合最好的德國，德國著名的女飛行員漢納·賴奇早在1937年就在柏林試飛了早期直升機，而德國的城市化更早在19世紀下半葉便已發生。

篇(2)

【關鍵詞】ARM處理器 探測器 控制系統

1 概述

四旋翼飛行器也稱為四旋翼直升機，是一種有4個螺旋槳且螺旋槳呈十字形交叉的飛行器。四旋翼直升機，在國外又稱Quadrotor，4 rotors helicopter，Four-rotor，X4-flyer等等，是一種四個螺旋槳呈十字形交叉結構并且具有四個螺旋槳的飛行器，相對的四旋翼分兩組，兩組的旋轉方向不同，具有相同的旋轉方向。與傳統的直升機不同，四旋翼直升機通過改變螺旋槳的速度來實現各種動作（目前，也出現更加好的控制方式比改變電機轉速更靈活方便，可以改變螺距的四旋翼飛行器）。在大學里，我們對四旋翼直升機感興趣的大學生將數學算法運用到機器當中，創造出了極富智能的四旋翼直升機， 旋翼式飛行器因其起飛和降落所需空間較少，在障礙物密集環境下的操控性較高，以及飛行器姿態保持能力較強的優點，在民用和軍事領域都有廣泛的應用前景。其中，小型四旋翼飛行器是一種外形新穎，性能卓越的垂直起降旋翼式飛行器。對其的研究近年來日趨成熟，并為自動控制，先進傳感技術以及計算機科學等諸多技術領域的融合研究提供了一個平臺。因此小型四旋翼飛行器控制系統具有很高的研究價值。

本設計以飛思卡爾公司的16位單片機MC9S12XS128為控制核心，利用陀螺儀傳感器（ENC-03）、加速度傳感器（MMA7260）來檢測飛行器空中姿態，并利用NRF905射頻模塊來傳送控制數據。考慮到四旋翼飛行器飛行效率，控制系統使用無刷直流電機作為飛行器的執行機構，同時針對無刷直流電機設計了相應的電子調速器；控制策略采用的是經典的PID算法，姿態檢測部分利用陀螺儀和加速度傳感器配合并通過軟件算法來實現。們的飛行器控制系統為達到有效控制欠驅動的四旋翼飛行器，建立一個以ARM處理器為核心，以AVR處理器為輔助的控制平臺。針對四旋翼飛行器需要獲得飛行器的姿態和位置信號控制要求，本文采用慣性測量裝置和位置傳感器分別對姿態和位置測量。論文從系統的實現原理、機械結構的設計、硬件系統設計、軟件系統設計、視頻傳輸系統等幾方面詳細的論述了四旋翼飛行器的制作過程和制作方法。并對四旋翼飛行器的研究現狀和應用做了簡單的闡述。最后通過建立的實驗平臺的綜合實驗，驗證了本文提出的方法的可行性和有效性，另外四旋翼飛行器在設計的PID控制器基礎上實現了穩定的飛行。

我們的飛行器控制系統為達到有效控制欠驅動的四旋翼飛行器，建立一個以ARM處理器為核心，以AVR處理器為輔助的控制平臺?？紤]到四旋翼飛行器飛行效率，本文針對無刷直流電機設計了相應的電子調速器，使用無刷直流電機作為飛行器的執行機構。同時，針對四旋翼飛行器需要獲得飛行器的姿態和位置信號控制要求，本文采用慣性測量裝置和位置傳感器分別對姿態和位置測量。項目圍繞飛行器控制系統開發展開，在ARM9飛行器控制板上根據四旋翼飛行器的結構形式，研究出空中姿態的控制方法，采用動力學分析飛行器原理。經系統調試及飛行測試，證明開發的算法可行及開發的控制系統有優秀的控制能力。通過C及C++編寫針對四旋翼飛行器的飛行姿態控制的上位機算法及軟件，來查看飛行器飛行狀態，以便控制并多次調試控制，多次運行及模擬；飛行器可以快速飛行，飛行器可以達到我們預期的飛行距離，遙控控制飛行方向，在空中可以勘測飛行路線，甚至飛行過程中可以進行抓拍勘測及通過基于zigbee的數字通信，快速組網，甚至實現GPS及圖像等數據的傳輸，通過中繼擴大通信范圍等后期發展功能。在項目后期的試飛中完成了項目預訂的要求并體現出良好的隱蔽性及在復雜環境下完成任務的能力。

2 本次研究的特色

（1）采用arm處理器對視頻進行采集，并且利用WIFI技術進行傳輸。最后在博創S3C2410開發箱上進行顯示。

（2）具體說明了自主研制的四旋翼飛行器機械結構的設計方法和主要機械結構部件的安裝。

（3）控制算法是四旋翼飛行器的靈魂部分，本文采用陀螺儀數據和加速度傳感器數據相互融合的方式，嘗試用簡單的算法去解決四旋翼飛行器控制系統的控制問題。經過調試證明所采用的算法可以滿足四旋翼飛行器控制系統的要求。

（4）根據四旋翼飛行器的結構形式，采用動力學原理分析了四旋翼飛行器的實現原理和空中姿態的控制方法。

3 結論

本次設計主要圍繞自主研制的小型四旋翼飛行器控制系統展開。闡述了小型四旋翼飛行器實現原理分析，機械結構設計，硬件電路設計，軟件算法設計，系統調試，視頻傳輸等六大部分。通過實物的試飛調試表明，我們研制的小型四旋翼飛行器已達到了穩定飛行的狀態，并且可以進行視頻的采集。如前所敘述的那樣，VTOL（垂直起降）系統a有著能夠完成對其他飛行器來說非常困難的或者不可能執行的任務的特性（由于其良好的起飛降落性能以及能夠完成各種高難度飛行姿態的能力）。但是四旋翼系統自身是一個不穩定系統，極小的干擾（如風力等）均可使其失去控制直致墜毀。本文中是通過多個傳感器（陀螺儀）隨時的測量機身的各個運動學參量，然后經過微型數字信號處理器（arm7）的處理運算來輸出信號調整電機轉速從而調整直升機的飛行姿態，使其保持平衡或者以某一姿態進行運動的。

經系統調試及飛行測試，證明開發的算法可行及開發的控制系統有優秀的控制能力。通過C及C++編寫針對四旋翼飛行器的飛行姿態控制的上位機算法及軟件，來查看飛行器飛行狀態，以便控制并多次調試控制，多次運行及模擬；飛行器可以快速飛行，飛行器可以達到我們預期的飛行距離，遙控控制飛行方向，在空中可以勘測飛行路線，甚至飛行過程中可以進行抓拍勘測及通過基于zigbee的數字通信，快速組網，甚至實現GPS及圖像等數據的傳輸，通過中繼擴大通信范圍等后期發展功能。在項目后期的試飛中完成了項目預訂的要求并體現出良好的隱蔽性及在復雜環境下完成任務的能力。

（通訊作者：吳筱瀏）

篇(3)

做好高層建筑防火安全，需要注意兩個關鍵因素：①高效便捷的消防設計系統和消防構造，并符合實際建筑物的特點，對建筑及居民的消防安全具有重要的保護作用；②足夠數量的滅火器材，出現火災事故時提取方便。這兩種因素也可以概括成基礎和應用，只有將二者有機地結合在一起，才能達到建筑工程所預期的消防效果，從而確保高層建筑的消防和人們的生命財產安全。

1、屋頂消防系統工程設計

1.1 直升機停機坪設計

直升機停機坪是高層建筑空中營救渠道，其設計不僅可以提高高層住宅建筑的整體美觀性和檔次性，同時還可以為火災逃難人員拓展逃生通道。停機坪一般設計在屋頂俯視圖截面中心位置，平衡樓頂受力，在實際設計中，可以通過ANSYS 軟件解析屋頂實際受力情況，明確結構支持力位置，停機坪要根據設計規定要與避雷針等建筑物機房保持至少5m 的距離。環繞停機坪設置4 個消防水泵滅火系統和SOS救援箱，其中滅火系統中的水炮出水量要高于500L/min，以實現10min 內高層建筑滅火要求，利用計算機遠程技術將水炮與高層住宅建筑消防中心連接，實現對水炮消防設備的遠程控制。在直升機停機坪施工中，要選擇防火涂料防止火勢進入停機坪范圍，選擇40mm 厚的混凝土，在屋頂結構稱重范圍內，可將混凝土升級到100mm 后，以提高屋頂防火性。

1.2 高位消防水箱設計

在高位消防水箱設計中，水箱管路要保證其獨立性，主管和支管外置，以防止樓板間管路孔洞發生躥火現象，節省不必要的孔洞封堵工序。在高層住宅建筑發生火災時，由于水箱本身具有極強的吸熱性，在火勢大到一定程度時，屋頂消防水箱可起到抑制火勢的作用。消防水箱附近的溫度一般不會太高，在夏季可起到隔熱作用。在水箱頂部要設計斜頂，以達到防積雪的作用，同時設置外保溫層避免冬季結冰。高位消防水箱的位置要順風勢迎風設置，高位消防水箱周圍增設手動消火栓，為避難人員提供避難空間，消火栓可與高位消防水箱連接，為消火栓提供必要水源。在設計高位消防水箱時，動壓靜壓與儲水量要符合工程質量標準，靜水壓力要保證報警閥門開關正常，動水壓力促發閥門運作后滿足全樓動力供應，其儲水量要保持10min 擬定噴水強度中水量要求，其靜水壓力控制在785×103Pa，水柱高為82m，保證消防給水部件的完整度。為降低高位消防水箱內部壓力，在低層消防栓中可添設銅制減壓孔板，以降低內部壓強，進而保證高層住宅建筑屋頂高位消防水箱設計的科學性和合理性。

2、高層住宅建筑主體消防系統設計

2.1 消防電梯設計

在高層住宅建筑設計的過程中，設置消防電梯主要用于火災安全疏散，消防電梯直接通向地下停車場全層，若地下發生火災，身處于地下停車場的住戶可以通過消防電梯離開火場，有效提高高層住宅建筑的火災救援程度。在日常生活中，消防電梯可以設置為殘疾人電梯，以提高建筑豎向交通能力。消防電梯數量設置要根據高層住宅建筑實際面積確定，每個消防分區要保證至少1 個消防電梯，1500m2 以內的建筑面積設置1 個消防電梯，1500 ～ 4500m2 以內建筑面積設置2 個消防電梯，高于4500m2建筑面積設置3 個消防電梯。在前室面積方面，根據高層住宅建筑特點和每層建筑面積而定，一般住宅建筑前室面積控制在4.5m2，若消防電梯與防煙樓梯合用前室時，或者在消防電梯與客梯合用前室的情況下，由于前室人流量大，人員停留較多，要適當增加面積，其面積可達到6 ～ 10m2。

2.2 自動報警系統設計

高層住宅建筑自動報警系統包含集中報警器、探測器以及區域報警器等部分構成，建筑首層消防車道位置要建立消防控制中心，其內部涉及到人工報警電話、報話機以及報警按鈕，以構成建筑火災報警系統聯動機制。在進行探測器安裝設計的過程中，工作指示燈要面朝工作人員的方向設置，以便于工作人員的觀察和檢測，及時了解探測器的工作狀態。在自動報警器施工過程中，要在建筑地面工程竣工后進行施工布線。布管時要先清潔管內與線槽內，以避免積水雜物影響線路的絕緣性；導線通常情況下要采取暗敷設的方式，若由于工程需要進行明敷設時，工作人員則要將導線封閉在金屬線槽內，并在線槽外部涂抹防火涂料，以保證導線的安全性，提高自動報警系統的有效性。安裝完成后，工作人員要對自動報警系統進行調試，感煙器加煙試驗，將煙槍接觸探頭，觀察探頭是否啟動報警裝置，若啟動報警后觀察報警信號，核查探頭位置。

2.3 陽臺和防火隔離帶設計

在高層住宅建筑發生火災時，玻璃幕墻縫隙很容易導致火災豎向蔓延。采用新型防火幕墻玻璃，在發生火災爆炸時，其碎玻璃會粘在防火膠片上，盡量維持玻璃原狀。若在建筑施工中沒有設置玻璃幕墻，可設置1m 陽臺，與防火隔離帶有效搭配，以達到高層住宅建筑消防功能。在進行陽臺與防火隔離帶設計中，陽臺底部鋼筋厚度為1cm 時，其陽臺耐火極限為0.9h；將其鋼筋厚度提升至2cm 時，耐火極限為1.25h；當陽臺底部鋼筋厚度達到3cm 時，耐火極限為1.5h，而耐火極限1.5h 則為耐火等級建筑的耐火極限要求。陽臺屬于選調結構，其底部鋼筋最薄也可以達到6cm 左右，因此其耐火極限會比標準值1.5h 要高。通過以上分析，在進行高層住宅建筑消防系統設計時，可在窗口外部設置1m 陽臺板，采用非水平上揚的設計方式，同時在外墻設置隔離帶，以實現火勢垂直蔓延的阻礙。把防火隔離帶與陽臺搭配，視作分支子系統合并使用。防火隔離帶水平長度需環繞整層；垂直方向設置于建筑每層窗戶之間間隔空隙，高度盡量充滿窗間距，每層的下窗頂部增設寬度至少70cm 的混凝土水平挑檐板。[本文轉自WWw.dYLw. nEt 醫學論文]

篇(4)

李翔，男，漢族，1984年10月入伍，黨員，技術六級、研究生學歷、新華社記者、中國攝影家協會會員、新疆攝影家協會副主席、新疆新聞攝影家協會副主席、國家地理簽約攝影師。

2009年以來，足跡踏遍了新疆軍區所有的邊防連隊，在全國及各省市報刊雜志等媒體發表作品20 000余幅，其中150余幅作品曾在全軍、全國組織的攝影比賽中獲獎，連續9年被《中國報》《畫報》聘請為優秀特約記者，從1999年開始，利用直升機搶險救災、邊防巡邏等一切機會，先后參加抗災救災、空地搜救等活動三十余次。在航拍新疆的過程中，乘機1 460余架次，在空中航拍達2 600多個小時，拍攝逾56萬張圖片，飛遍了新疆的大漠、雪山、河流，其中56趟上阿里，46趟上帕米爾高原，被業內人士授予“航拍新疆第一人”“新聞快”“救災專業戶”和“高原野牦牛”的贊譽。在軍地及全軍、全國攝影交流中發揮著主要作用。

獲獎目錄：

《空地生命大救援》獲2010全國攝影藝術展覽記錄類金質收藏作品，網絡人氣最高作品，人民攝影2010年度“金鏡頭”中國新聞攝影作品銅獎

《五星紅旗飄揚在異國天空》獲2010年度中國新聞攝影年賽銀獎。玉樹地震后被中國文聯和中國攝影家協會授予“抗震救災百名攝影家”

《科學發展的壯美畫卷》獲

2011年全國畫報論文專題綜合獎一等獎

《生命至上》獲2012第24屆全國攝影藝術展覽銅質收藏作品

《新疆昆侖山區空地生命大救援創歷史之最》獲

2013中國軍網攝影大賽年度一等獎

《昆侖女神》獲第25屆全國攝影藝術展覽銅質收藏作品

馬慶中攝影作品選

馬慶中，男，漢族，現年60歲。中國民俗攝影協會會士，新疆攝影家協會會員，烏魯木齊市攝影家協會理事，烏魯木齊職工攝影協會常務副主席，新疆老年攝影家學會理事。

篇(5)

巨型斜交網格；節點拉板；控制點；基準點；

【中圖分類號】TU973+.13文獻標識碼：B文章編號：1673-8500（2013）04-0026-02

1工程概況

廣州珠江新城西塔位于珠江大道西，地面以上103層，高432m，其中1-3層為大廳，4-67層為辦公室，67以上為高級酒店及客房，最高處設有直升機平臺，結構體系為斜交網格柱外筒+內框架加斜撐結構。

該工程平面為中心對稱的圓角等邊三角形，立面為中間大上下小的紡錘形，外框筒采用大直徑厚壁鋼管斜交網格結構，內灌混凝土，鋼管直徑從1800×50mm變化到700×20mm。外框筒斜交網格節點區域左右相鄰鋼管通過與拉板相貫實現左右連接，拉板厚度由100mm變化到30mm，上下相鄰鋼管則通過與環板相貫實現上下連接，形成由節點和鋼管柱組成的斜交網格。

該工程結合其結構的復雜特點，使用C++計算機語言和由AutoCAD提供的二次開發軟件包（即ObjectARX）作為開發工具，在普通PC機硬件平臺上開發了西塔鋼結構深化設計專用軟件。

2節點拉板定位原則優化

3管口控制點定位原則優化

根據圓管節點和鋼管柱的構造特性，確定即滿足工廠加工制作需要、同時又能指導現場安裝需求的控制點顯得尤其重要。

由于部分節點圓管間夾角較小，為避開耳板相互碰撞同時考慮運輸超寬的制約因素，確定管口控制點的定位原則是：節點同標高圓鋼管中心線組成平面與管點沿管口平面旋轉45°確定兩個控制點，該兩個控制點連線沿管口平面經圓心作垂線確定另外兩個管口控制點；管口按相對坐標系在工廠組裝平臺放置后，管口最外邊緣確定兩個基準點，該兩個基準點連線沿管口平面經圓心作垂線確定另外兩個管口基準點。

4圓管分段原則優化

該工程外筒節點按沿節點豎向特定標高進行分段的，即存在節點雙環與鋼管分段位置相碰撞的情況，針對碰撞的具體情況可采取不一樣的處理方案，但以節點圓管豎向高度不能降低為原則：

（1）鋼管分段位置位于節點雙環外側，此節點類型只需保證管口耳板與雙環板不相碰撞即可；

（2）鋼管分段位置正好處于雙環節點內，此節點類型則需將雙環節點分為四部分，該四部分作為零散構件運至現場高空組對連接。

5環板分塊原則優化

6結語

在廣州珠江新城西塔鋼結構深化設計工作中，充分結合鋼構件的結構特點及工廠加工制作的工藝要求，運用現代科技實現復雜鋼結構工程深化設計智能化，通過參數設置可調整項目實施過程中的板件碰撞問題，突破了傳統鋼構件加工制作工藝的定位思路，縮短了鋼結構深化設計的時間周期。該工程深化設計專用軟件系統為利用CAD軟件二次開發功能開發滿足特殊需要的專用深化設計軟件，對硬件系統要求不高，適應性廣，操作性強，是鋼結構行業中的一個豐碩成果，為以后類似工程的專用軟件開發起到很好的借鑒作用。

參考文獻

[1]鋼結構設計規范（GB50017-2003）[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[2]建筑鋼結構焊接技術規程（JGJ81-2002）[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

篇(6)

【關鍵詞】四旋翼飛行器;模型;PID控制;MATLAB仿真

1.引言

四旋翼飛行器是一種體型較小、無人駕駛，能夠在空中實現自主飛行并能完成一些既定動作及任務的飛行器，近年來四旋翼飛行器越來越受到國際的關注。國際上已將四旋翼飛行器應用在軍用、民用等領域，都取得了不錯的成就，但是國內的研究相對較少，仍處于起步階段【1】。

研究四旋翼飛行器的首要任務就是研究它是如何飛行的，即進行動力學分析。首先研究飛行器在空中如何受力飛行，如何根據電機轉速來控制飛行姿態。將飛行器在空中的幾種飛行姿態分析清楚這是研究四旋翼飛行器的首要任務。為了實現對四旋翼飛行器的有效控制，必須在準確建立了各種飛行狀態下的數學模型的基礎上。論文對飛行控制算法進行了詳細的研究，分析和設計了角度和位置系統PID控制算法【2】，最后通過MATLAB仿真驗證PID控制算法的可行性。

2.飛行器動力學分析及建模

2.1 坐標系的建立。四旋翼飛行器飛行參數必須在坐標系下才能進行描述。對行器來說常用的坐標系有大地坐標系和機體坐標系。四旋翼飛行器的飛行參數主要是用來控制飛行器的穩定飛行工作，因此選取適當的坐標系可以對此研究有很大的幫助。機體坐標系是用來描述飛行器的飛行姿態的，而大地坐標系是用來描述飛行器在飛行環境中的位置【3】。

2.2 飛行器飛行狀態。四旋翼飛行器在飛行空間中有6個自由度，飛行器的飛行運動表現為上升或下降、空中懸停、滾轉、俯仰、偏航這五種運動形式【4】。（1）上升或下降：要想實現四旋翼飛行器在垂直方向上的上升即同時增加四個電機的轉速即可。當電機的轉速增加時，旋翼的轉速隨之增加，這樣飛行器的升力將大于重力即為F>mg，這樣飛行器就可以垂直上升了。（2）懸停狀態：升力等于重力F=mg時，飛行器在空中保持平衡，靜止在某一高度。（3）滾轉狀態：機身的左旋翼轉速增加，同時右旋翼的轉速減小，其余旋翼的轉速保持不變，這樣機身將沿X軸方向傾斜，產生的傾斜角即為滾轉角。（4）俯仰狀態：機身的前旋翼的轉速增加，或者后旋翼的轉速減小，其余旋翼的轉速保持不變，這樣機身將沿Y軸方向傾斜，產生的傾斜角即為俯仰角。（5）偏航狀態：當四旋翼飛行器的前后電機轉速同時增加，左右兩個電機轉速同時減小時，飛行器就處于偏航狀態。

2.3 四旋翼飛行器的建模。在一般情況下，控制器的分析和設計都需要將實際的系統先抽象成數學模型，先在理論上對模型進行研究和設計。用一些能夠盡量簡單而全面的表達式來體現實際系統的各項性能，我們將在這個系統上面對控制器進行設計和分析。四旋翼飛行器的建模工作主要分為兩個部分，第一部分是飛行器的力學建模，第二部分是飛行器的運動學建模。

（1）飛行器力學建模【5】。四旋翼飛行器的力學建模主要是對旋翼、電機和機體結構進行建模。旋翼受到的拉力為F=Kω2。電機屬于無刷電機，本文研究的是KV900的無刷電機，即電壓每升高1V，轉速增加900轉。機體構架建模應用四旋翼飛行器機體轉動慣量的計算方法，飛行器繞X、Y軸轉動的轉動慣量為：

（2.1）

繞Z軸轉動的轉動慣量為：

（2.2）

（2）飛行器的運動學建?！?】

由牛頓第二定律可知，在大地坐標系下X，Y，Z三個方向上的直線運動方程為：

（2.3）

分別為三個方向上的加速度，K1、K2、K3分別為三個方向的空氣阻力系數，分別為三個方向上的速度，Fx、Fy、Fz分別為三個方向所受到的升力，m為四旋翼飛行器的重量。假設以下控制量方程：

（2.4）

u1代表Z軸方向線運動的控制量，u2代表滾轉角與X軸方向線運動的控制量，u3代表俯仰角與Y軸方向線運動的控制量，u4代表偏航角的控制量。忽略空氣阻力，并將模型進行化簡后得到的非線性模型為：

（2.5）

最后將模型線性化處理，并進行化簡計算得到角度的傳遞函數為：，位置的傳遞函數為：。

3.控制算法仿真

目前世界上針對四旋翼飛行器項目姿態穩定控制大部分都采用PID控制器。因此采用比較成熟PID控制方法作為本文的控制算法【7】。PID控制器是經典控制理論中最具有代表性的控制算法，它在實際工程應用中的有效性不可置疑。PID控制器包括了三個部分：比例、積分和微分。這三部分對系統的輸入和輸出的誤差作比例、積分和微分運算，并將三項結果求和輸入給被控對象實現對系統的控制。

3.1 普通PID控制算法仿真。PID控制算法可表示為：

（3.1）

e（k）為第k次采樣偏差，其中Tx為采樣時間。角度控制系統是飛行控制系統的基礎，只有進行角度的控制，飛行器才能穩定飛行，在MATLAB中的Simulink搭建控制系統，角度控制器PID參數為kp=2、ki=0.9、kd=1。角度控制器系統仿真如圖3.1所示。位置控制是在角度控制穩定的基礎上實現的，因此角度控制作為內環，位置控制器中的角度PID參數為kp=90、ki=11.4、kd=11，位置PID參數為kp=10、ki=1.2、kd=60。位置控制器系統仿真如圖3.2所示。

3.2 積分分離PID控制算法仿真。積分分離控制算法的基本思路是：當被控量與設定值偏差較大時，取消積分作用，以避免積分作用使系統的穩定性降低、超調量增大;當被控量接近給定值時，引入積分控制，以便消除靜差，提高控制精度。

用MATLAB軟件進行仿真，角度控制器中角度PD控制器參數為：kp=90、kd=11，PID控制器參數為：kp=90、ki=11.4、kd=11;位移控制器中PD控制器參數為：kp=10、kd=60，PID控制器參數為：kp=10、ki=1.2、kd=60。如圖3.3、3.4所示。

普通PID位置控制系統與積分分離PID位置控制系統相比較后，我們可以看出，積分分離后的系統比普通系統更快的達到平衡穩定狀態，因此積分分離PID控制算法可以實現。

4.結論

本文先是對四旋翼飛行器進行了動力學分析，分析了飛行器的受力情況和飛行器的五種飛行狀態。在此基礎上完成了飛行器的力學建模和運動學建模，得到了飛行器的非線性模型。接著分析研究了采用PID控制算法進行角度和位置控制，還研究了積分分離的PID控制算法。最后搭建了MATLAB/simulink仿真平臺，驗證了PID控制效果。

在后續的研究中，將深入討論空氣動力學問題，建立更為精確的模型使之與實際環境更接近。同時在MATLAB/Simulink建立的控制系統中加入智能控制模塊，使四旋翼飛行器的角度控制更快速，更精確，更穩定。

參考文獻

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作者簡介

第一作者：蔣鈺，1990年生，女，漢族，2014年獲西南石油大學自動化學士學位，現在西南石油大學控制工程專業攻讀碩士學位。研究方向是檢測技術與自動化儀表。

篇(7)

對達?芬奇而言，人的最高感官是視覺，因其具有準確傳遞的功能。他由此形成“知視”的哲學。

達?芬奇生于1452年，是塞爾?皮埃羅―意大利佛羅倫薩一位成功律師兼地主的私生子。他母親是出身在佛羅倫薩的農戶。達?芬奇在其父位于恩波利附近的芬奇老宅里長大成人，得到正宗嫡子的待遇，并接受了閱讀、寫作和算數方面的教育。后來，他又研修了拉丁文、高等數學和幾何學。

年近16歲的時候，他的父親讓他師從維羅齊奧，在那里他學到了繪畫、雕塑和機械技藝。就在這段時間，他應該遇到過郇山隱修會的另一位大師―波提切利，因為后者是維羅齊奧同期收納的學生?？赡芤苍谀菚r，他從鄰街的畫室里學會了解剖。他在佛羅倫薩獨立工作到1481年，許多作品都完成于這個時期，包括那幅《麥琪的禮拜》。

1482年，他投效魯多維科?斯福扎，即綽號“摩爾人魯多維科”的米蘭公爵。在那里，他的宮廷職銜是“公爵的畫師和工程師”。斯福扎的摯友是雷尼?德安茹―又一位郇山隱修會的大師。達?芬奇在那里度過了17個年頭，直到魯多維科跌下權位。在作畫、雕塑和設計布置宮廷筵宴之外，他還是建筑、要塞和軍事項目的技術顧問，甚至做過水利和機械工程師。正是在這段時間，他最充分地發展了自己包羅萬象的天才。

這一期間，他完成了七幅油畫，包括丹?布朗提到的《巖間圣母》。這是一幅祭壇畫，展示于米蘭的圣弗朗西斯柯大教堂。畫在圣瑪利亞修道院墻上的輝煌之作《最后的晚餐》，也是這一時期畫的。

此后，達?芬奇開始發展他的“畫學”理念。他認定，畫家利用他們卓越超凡的視覺功能，是生動傳承知識的完美中介。想要理解《達?芬奇密碼》中達?芬奇的角色，這是特別關鍵的一點。達?芬奇不僅僅是創作了一幅漂亮壁畫《最后的晚餐》，而且用他的方法向我們講述了某樁重大無比的事件，經過數百年傳到我們手中，任何能拿到他密碼的人都會知曉畫中的真義。在文圖并用的情形下，他將優先使用圖畫。圖畫不用來表達文意，而文字的功用只是解釋圖畫。

1490～1495年間，他撰寫了有關繪畫與建筑的論文，以及機械基礎與人體解剖方面的書籍。他還繼續在各種科學領域進行研究。所做的每件事情，他都有詳細的文字和圖繪記錄，積累下的成千上萬頁筆記中有許多留存至今。

因為慣用左手，“倒寫”對他來說并非太難。他的文本讀起來卻不容易，加上拼寫錯誤和縮寫顯得更難。他的注解亦未始終遵循邏輯順序。他工作時使用“倒寫”，但與別人的往來信件表明，他的常規書寫也很流暢。達?芬奇的主要傳記作家塞爾基?布蘭雷查閱過他遺留下來的全部手稿，認定他雙手、雙向均能書寫。

即使不成原因，也是其后果之一―左手寫字的人，“倒寫”不會造成墨跡玷污。當然他可能有意密寫，不想讓別人竊知他的心意。除了保密的原因，這或許出自他對基督教不同凡響的觀念。正如丹?布朗所述，達?芬奇時代的左撇子使人聯想到“左道”和邪魔勢力。因此，左撇子在世人眼中遭到懷疑；想想當年，像達?芬奇這樣公開此事的人應屬罕見。他寫作是為了發表，在一幅解剖素描圖的邊角，他曾留言要他的追隨者們保證他的著作都能夠付印刊行。

1500年初，達?芬奇離開米蘭，經威尼斯回到佛羅倫薩。那里的城邦議會向他咨詢，如何防御土耳其即將向弗留利發動的攻擊。達?芬奇建議水淹這個地區。回到佛羅倫薩，他開始繪制《圣安娜陪伴的圣母子》和《拿線軸的圣母》的草圖。1503年達?芬奇離開佛羅倫薩，前往瓦倫提諾公爵西塞里?波基亞的麾下效力。這位王公是教皇亞歷山大六世的嫡親骨血，在當時最令臣民震畏。他涉嫌謀殺自己的兄弟，而毫無疑問是他的罪行的是，他謀殺了他的姻兄比斯格里的阿方索公爵、他那臭名昭著的姐姐所嫁的第二任丈夫。達?芬奇對波基亞意醉神迷―當時27歲的公爵只有達?芬奇一半年齡。

這段時間，達?芬奇參與制作城市規劃和區域地圖，他的方法奠定了現代地圖繪制學的基礎。1503年，他回到佛羅倫薩，規劃出一條自城區通往大海的運河。這個計劃從未得到實施，但現在有條連接佛羅倫薩與海濱的高速公路，途徑和達?芬奇當年提出的規劃恰相吻合。

1503～1506年，在佛羅倫薩五百圣賢堂繪制壁畫的達?芬奇，開始創作《蒙娜麗莎》。這幅畫尚未完成，他便應法蘭西王的米蘭總督查爾斯?達昂布瓦之請回到米蘭。在米蘭的六年間，他一心從事建筑并王親貴胄般地領享400金幣的年俸。其間，他畫出了《巖間圣母》的第二變體。