由于無人機(jī)通過加速度計(jì)、陀螺儀等慣性傳感器來測(cè)量自身的導(dǎo)航信息，而機(jī)體振動(dòng)，會(huì)影響加速度計(jì)、陀螺儀等慣性傳感器的測(cè)量，使得測(cè)量噪聲加大，進(jìn)而影響控制效果。

振動(dòng)的分析主要通過原始傳感器的數(shù)值來看。通過DataViewer查看原始的加速度計(jì)信息，如下圖1所示，也可以查看原始的陀螺儀輸出，如下圖2 所示。如果加速度計(jì)的輸出，噪聲的峰峰值超過了5g（即5000mg），或者陀螺儀的噪聲超過了50°/s(即872mrad)，則應(yīng)該考慮改進(jìn)機(jī)架結(jié)構(gòu)，降低機(jī)架振動(dòng)水平以改善飛行性能。

值得注意的是，飛機(jī)的振動(dòng)主要集中在加速度計(jì)的z軸和陀螺儀的x、y軸，因此需要分析無人機(jī)的振動(dòng)特性主要觀察上述三個(gè)軸的輸出值。

圖1：三軸陀螺儀原始輸出(只有獨(dú)立飛控開放了這個(gè)數(shù)據(jù)查看，下同）

圖2：三軸加速度計(jì)原始數(shù)據(jù)

無人機(jī)的機(jī)體高頻振動(dòng)主要來源為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速或螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的分析尤其重要，槳頻即指螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。對(duì)于槳頻的分析主要借助快速傅里葉變換工具（FFT）來實(shí)現(xiàn)，首先將原始陀螺儀數(shù)據(jù)畫到繪圖區(qū)，然后點(diǎn)選FFT工具，并使用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)選后不放，使用矩形區(qū)域選定需要做FFT分析的曲線區(qū)域，接著分析結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)在新的標(biāo)簽頁中。

如下圖示。可以看到在76Hz左右出現(xiàn)了一個(gè)峰值，在150Hz出現(xiàn)了第二個(gè)峰值，它們分別是一倍槳頻點(diǎn)與二倍槳頻點(diǎn)，通常第一個(gè)峰值為槳頻的頻率點(diǎn)，即76Hz。

通過對(duì)加速度計(jì)原始數(shù)據(jù)做FFT也可以得到槳頻信息，如圖所示。

加速度計(jì)原始數(shù)據(jù)FFT

陀螺儀原始數(shù)據(jù)FFT

槳頻對(duì)于飛行品質(zhì)有一定影響。建議槳頻不低于40Hz，否則會(huì)造成控制器對(duì)于低頻噪聲衰減不足，在控制效果上變現(xiàn)為無人機(jī)抽動(dòng)、振動(dòng)等問題。

機(jī)架震動(dòng)主要來源于：

（1）機(jī)架柔性。①機(jī)架的柔性是震動(dòng)的來源之一，過于柔軟的機(jī)架會(huì)引入更多震動(dòng)，因此機(jī)架應(yīng)該盡可能的保持剛性。碳纖維機(jī)架具有較好的抗扭矩和抗彎曲特性，是較為理想的機(jī)架材質(zhì)選擇。②機(jī)臂與中心板的連接處應(yīng)盡可能保持剛性，連接牢固，且不要留有活動(dòng)間隙。

（2）電機(jī)。①電機(jī)與電機(jī)座的連接處應(yīng)盡可能保持剛性，連接牢固，且不要留有活動(dòng)間隙。②電機(jī)座與機(jī)臂的連接處應(yīng)盡可能保持剛性，連接牢固，且不要留有活動(dòng)間隙。

③電機(jī)的動(dòng)平衡性能要好，空載旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)。

（3）螺旋槳。①螺旋槳與電機(jī)軸的連接處應(yīng)盡可能保持剛性，連接牢固，電機(jī)軸與槳平面盡可能保持垂直，且不要留有活動(dòng)間隙。②螺旋槳的平衡性要好，對(duì)于兩葉槳應(yīng)能夠在螺旋槳平衡器上保持平衡。大尺寸螺旋槳引起的震動(dòng)比小尺寸螺旋槳要大，因此在大尺寸飛行器中要特別注意機(jī)械減震。

審核編輯 ：李倩