李业新

上期曾提到目前空心杯电机在航空模型上的应用，如四轴飞行器、室内遥控模型、舵机等。下面探讨空心杯电机在航空模型器材中所扮演的角色。

十二、空心杯电机与航模产品

1.四轴飞行器

四轴飞行器是多旋翼飞行器的一种，其上4个螺旋桨分别与电机直连，结构简单。4台电机呈“十”字形分布（图1），飞行器可通过改变电机的转速调整自身姿态。因其飞行控制系统相当复杂，故很长一段时间未有大尺寸商用四轴飞行器问世。近年来得益于微机电控制技术的发展，搭载了飞行控制模块、各项性能稳定的四轴飞行器得到了广泛关注，应用前景十分可观。

虽然四轴飞行器本身有6个活动自由度（分别沿互相垂直的三坐标系做平移和旋转动作），但是仅能靠调节4台电机的转速实现控制，可视为只有4个控制自由度。这种控制自由度少于活动自由度的系统，也被称为欠驱动系统。

空心杯电机主要用作小型或微型四轴的动力。如果单独考虑四轴飞行器的姿态控制，即沿3个坐标轴完成绕轴旋转，4台电机足以实现完整驱动。为了保证飞行稳定，四轴飞行器上还装有三轴陀螺仪和加速度传感器（图2、图3）。这些零部件构成了惯性导航模块，可实时计算飞行器相对地面的姿态、加速度、角速度等。利用预先编好的算法，飞行控制系统可以算出飞行器维持当时状态所需的升力和扭矩，并通过电调控制各台电机输出大小合适的力。具体情况如下。……