无人机的驱动系统的稳定性研究

赵伟庆 王鑫 姜峰 郝举红 裴福玉

摘要：本文介绍了无人机的驱动系统的稳定性研究。驱动装置包括驱动元件和执行机构两个基本部分，稳定性是系统工作的必要条件，系统的阻尼情况、增益的大小、结构、固有频率、回程误差以及一些环境因素都会影响系统的稳定性。

关键词：驱动系统；稳定性；无人机；研究

无人机的驱动系统，是实现系统主要功能的重要环节。为了更好的达到系统目标，把确定的输入量指令在一定空间和时间下，完成所希望的转化效应，则要求驱动系统的执行机构具备一下主要性能指标：精确性、稳定性、响应速度和可靠性。

1 无人机的驱动系统

驱动装置分为驱动元件和执行机构。驱动元件包括各种直流、交流伺服电动机，进步电动机，和电液、电气、伺服阀等。它们的共同特点是都可以输出一定的运动和力，但工作特性差异很大，应用范围也不相同。一般对驱动元件有以下几个点方面的要求。

（1）功率密度大，功率密度是指驱动元件单位重力W的输出功率P；

（2）快速性好，即加减速的扭矩大，频率特性好；

（3）振动小，噪声小；

（4）可靠性高，寿命长；

（5）高效率，节约能源。

2 无人机的驱动系统的稳定性

在无人机驱动系统中系统中，执行机构一般处于系统回路只内，其结构、固有频率和回程誤差将影响系统的稳定性，而传动误差的低频分量（之频率低于伺服带宽的那部分传动误差）可得到矫正。对开环系统，无检测装置，不对位置进行检测和反馈，执行机构的传动误差和回程误差直接影响整个系统的精度，但不存在稳定性问题。

系统的稳定性还取决于系统的相对阻尼系数，它与执行机构的放大系数有关。

稳定性与振动、热效应以及其他环境因素有关，要提高系统的抗振性，就必须增大执行机构的固有频率，一般不低于50～100Hz。

3 无人机驱动系统

随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，无人机驱动系统技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，正向无人机驱动系统技术、微无人机驱动系统方向发展，应用范围愈来愈广。

无人机驱动系统是机械技术和电子技术的有机结合。无人机驱动系统技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。无人机驱动系统技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光无人机驱动系统产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光无人机驱动系统技术是指其技术原理和使光无人机驱动系统产品得以实现，使用和发展的技术。

无人机驱动系统技术是由光学，光电子学，电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它丰富和拓宽了无人机驱动系统技术的内涵和外延。

4 结束语

经过 20多年的发展，无人机驱动系统技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一，并影响到几乎全部的工业行业。我国从 80年代初 对无人机驱动系统技术和产品开始予以重视，先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究，并取得了一系列重 大科技成果。1990年，国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪 后十年发展全民经济的重要战略技术措施，无人机驱动系统技术的推广应用已取得相 当进展。

参考文献

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基金项目：黑龙江省大学生创新创业训练计划项目《智能搜救无人机》（项目编号：201713301014）阶段性成果。

作者简介：赵伟庆（1996—），男，黑龙江克山人，哈尔滨远东理工学院本科在读，研究方向：无人机应用技术。

（作者单位：哈尔滨远东理工学院）