《多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)》考試復(fù)習(xí)參考題庫(kù)(含答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.多旋翼無(wú)人機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)直升機(jī)的核心特征是（）A.依靠多個(gè)旋翼提供升力B.采用固定翼結(jié)構(gòu)C.需尾槳平衡扭矩D.只能垂直起降答案：A2.四旋翼無(wú)人機(jī)在懸停時(shí)，若1號(hào)電機(jī)（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)速降低，其他電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，無(wú)人機(jī)將（）A.繞X軸前傾B.繞Y軸側(cè)傾C.繞Z軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)D.繞Z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)答案：D（注：四旋翼對(duì)稱電機(jī)轉(zhuǎn)向相反，1號(hào)順時(shí)針降低轉(zhuǎn)速，反扭矩減小，整體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）3.以下傳感器中，用于測(cè)量無(wú)人機(jī)線加速度的是（）A.陀螺儀（角速度計(jì)）B.加速度計(jì)C.磁羅盤D.氣壓高度計(jì)答案：B4.多旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中，“KV值”通常用于描述（）A.電池容量B.電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓的關(guān)系C.電調(diào)的電流輸出能力D.槳葉的氣動(dòng)效率答案：B（KV值定義為電機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）=KV值×輸入電壓（V））5.無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)中，PID控制器的“積分項(xiàng)（I）”主要作用是（）A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.抑制超調(diào)C.提高響應(yīng)速度D.過(guò)濾高頻噪聲答案：A6.多旋翼無(wú)人機(jī)的“懸停效率”通常指（）A.單位時(shí)間內(nèi)的能耗B.單位拉力的功率消耗C.最大續(xù)航時(shí)間D.抗風(fēng)等級(jí)答案：B（懸停效率=拉力2/(功率×空氣密度×槳盤面積)）7.以下哪種通信鏈路更適合長(zhǎng)距離無(wú)人機(jī)控制（）A.2.4GHz數(shù)傳B.433MHz數(shù)傳C.WIFI圖傳D.藍(lán)牙答案：B（433MHz穿透性強(qiáng)，傳輸距離更遠(yuǎn)）8.多旋翼無(wú)人機(jī)使用的鋰聚合物電池（LiPo），其標(biāo)稱電壓為3.7V/節(jié)，若一塊電池標(biāo)注“6S”，則滿電電壓約為（）A.22.2VB.25.2VC.18.5VD.14.8V答案：B（滿電電壓4.2V/節(jié)，6×4.2=25.2V）9.無(wú)人機(jī)在GPS信號(hào)丟失時(shí)，若要保持定點(diǎn)懸停，需依賴（）A.視覺定位系統(tǒng)（VO）B.氣壓高度計(jì)C.磁羅盤D.超聲波傳感器答案：A（視覺定位通過(guò)地面紋理實(shí)現(xiàn)相對(duì)定位）10.多旋翼無(wú)人機(jī)的“槳效”與槳葉的（）直接相關(guān)A.材料硬度B.直徑與螺距C.顏色D.重量答案：B（螺距越大，單位轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的拉力越大，但能耗更高）11.飛控系統(tǒng)初始化時(shí)，“磁羅盤校準(zhǔn)”的主要目的是（）A.消除電機(jī)電磁干擾對(duì)磁場(chǎng)的影響B(tài).校準(zhǔn)加速度計(jì)零偏C.確定GPS坐標(biāo)原點(diǎn)D.優(yōu)化PID參數(shù)答案：A（磁羅盤易受機(jī)身金屬、電機(jī)電流干擾，需校準(zhǔn)補(bǔ)償）12.多旋翼無(wú)人機(jī)的“最大起飛重量（MTOW）”指（）A.空機(jī)重量+電池重量B.空機(jī)重量+有效載荷重量C.空機(jī)重量+電池重量+有效載荷重量D.電池重量+有效載荷重量答案：C（包含機(jī)身、電池、任務(wù)載荷的總重量）13.以下哪種故障會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)出現(xiàn)“自旋”現(xiàn)象（）A.某一電機(jī)堵轉(zhuǎn)B.氣壓計(jì)數(shù)據(jù)異常C.圖傳信號(hào)中斷D.電池電壓過(guò)低答案：A（電機(jī)堵轉(zhuǎn)導(dǎo)致扭矩失衡，引發(fā)繞Z軸旋轉(zhuǎn)）14.無(wú)人機(jī)在低溫環(huán)境下飛行時(shí)，電池性能下降的主要原因是（）A.電解液黏度增加，離子遷移受阻B.電池內(nèi)阻減小C.化學(xué)活性增強(qiáng)D.容量標(biāo)稱值虛標(biāo)答案：A（低溫導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速率降低，放電能力下降）15.多旋翼無(wú)人機(jī)的“冗余設(shè)計(jì)”通常不包括（）A.雙飛控系統(tǒng)B.雙GPS模塊C.單電調(diào)驅(qū)動(dòng)多電機(jī)D.雙氣壓高度計(jì)答案：C（單電調(diào)驅(qū)動(dòng)多電機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)冗余，故障會(huì)導(dǎo)致多個(gè)電機(jī)失效）16.計(jì)算無(wú)人機(jī)懸停時(shí)間時(shí)，需已知的參數(shù)不包括（）A.電池容量（mAh）B.懸停功率（W）C.電機(jī)KV值D.電池電壓（V）答案：C（懸停時(shí)間=（電池容量×電壓×0.8）/懸停功率，0.8為電池放電深度安全系數(shù)）17.以下槳葉類型中，適合高速飛行的是（）A.大直徑、小螺距槳B.小直徑、大螺距槳C.大直徑、大螺距槳D.小直徑、小螺距槳答案：B（小直徑槳旋轉(zhuǎn)阻力小，大螺距槳推進(jìn)效率高，適合高速）18.無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)中的“姿態(tài)角”通常指（）A.滾轉(zhuǎn)角（Roll）、俯仰角（Pitch）、偏航角（Yaw）B.經(jīng)度、緯度、高度C.橫滾角速度、俯仰角速度、偏航角速度D.加速度X、Y、Z分量答案：A19.多旋翼無(wú)人機(jī)“抗風(fēng)等級(jí)”主要取決于（）A.電池容量B.電機(jī)最大輸出拉力與自重的比值（推重比）C.槳葉材料D.飛控算法答案：B（推重比越大，對(duì)抗風(fēng)阻的能力越強(qiáng)）20.以下不屬于多旋翼無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷的是（）A.可見光相機(jī)B.激光雷達(dá)C.飛控計(jì)算機(jī)D.多光譜傳感器答案：C（飛控屬于控制系統(tǒng)，非任務(wù)載荷）二、填空題（每空1分，共30分）1.多旋翼無(wú)人機(jī)按旋翼數(shù)量可分為______、______、______等類型（至少3種）。答案：三旋翼、四旋翼、六旋翼、八旋翼（任意三種）2.飛控系統(tǒng)的核心模塊包括______、______、______（至少3個(gè)）。答案：傳感器（IMU、氣壓計(jì)等）、微控制器（MCU）、通信模塊（數(shù)傳/圖傳）3.動(dòng)力系統(tǒng)的組成包括______、______、______、______。答案：電機(jī)、電調(diào)、螺旋槳、電池4.多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行控制分為______控制和______控制，前者用于穩(wěn)定姿態(tài)，后者用于定位導(dǎo)航。答案：姿態(tài)、位置5.磁羅盤容易受到______和______的干擾，需通過(guò)______消除誤差。答案：機(jī)身金屬、電機(jī)電流、校準(zhǔn)（或補(bǔ)償算法）6.鋰聚合物電池的安全使用要求包括避免______、______、______（至少3項(xiàng)）。答案：過(guò)充、過(guò)放、短路、擠壓（任意三項(xiàng)）7.無(wú)人機(jī)懸停時(shí)，總升力需等于______，此時(shí)電機(jī)輸出功率主要用于克服______和______。答案：總重量、誘導(dǎo)阻力、型阻8.視覺定位系統(tǒng)（VO）通常依賴______和______信息，通過(guò)______算法實(shí)現(xiàn)位姿估計(jì)。答案：攝像頭、地面紋理、SLAM（同步定位與地圖構(gòu)建）9.多旋翼無(wú)人機(jī)的“失控保護(hù)”功能包括______、______、______（至少3項(xiàng)）。答案：自動(dòng)返航（RTL）、原地降落、懸停等待、切換手動(dòng)控制（任意三項(xiàng)）10.影響無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間的主要因素有______、______、______（至少3項(xiàng)）。答案：電池容量、動(dòng)力系統(tǒng)效率（槳效/電機(jī)效率）、飛行速度、環(huán)境風(fēng)速（任意三項(xiàng)）三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.簡(jiǎn)述多旋翼無(wú)人機(jī)的“反扭矩平衡”原理。答案：多旋翼通過(guò)對(duì)稱布置的旋翼轉(zhuǎn)向相反來(lái)抵消扭矩。例如四旋翼中，對(duì)角的兩個(gè)旋翼順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，另外兩個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，總扭矩相互抵消；當(dāng)需要偏航時(shí)，調(diào)整兩組旋翼的轉(zhuǎn)速差，產(chǎn)生凈扭矩實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。2.說(shuō)明加速度計(jì)與陀螺儀在飛控系統(tǒng)中的作用差異。答案：加速度計(jì)測(cè)量線加速度（包括重力分量），用于計(jì)算姿態(tài)角（通過(guò)重力方向）；陀螺儀測(cè)量角速度，用于實(shí)時(shí)跟蹤姿態(tài)變化率。兩者需通過(guò)卡爾曼濾波融合，避免加速度計(jì)的高頻噪聲和陀螺儀的積分漂移。3.解釋“推重比”對(duì)無(wú)人機(jī)性能的影響。答案：推重比（總拉力/總重量）越大，無(wú)人機(jī)的爬升率、抗風(fēng)能力越強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性能（如加速、轉(zhuǎn)向）更靈活；但推重比過(guò)高會(huì)增加動(dòng)力系統(tǒng)重量和能耗，降低續(xù)航時(shí)間。一般消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)推重比1.5-2.5，行業(yè)級(jí)需根據(jù)任務(wù)（如載重、抗風(fēng)）調(diào)整。4.分析GPS定位與視覺定位的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：GPS定位：優(yōu)點(diǎn)是絕對(duì)位置精度高（米級(jí)）、無(wú)累計(jì)誤差；缺點(diǎn)是受遮擋（如室內(nèi)、樹下）失效，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢（更新率低）。視覺定位：優(yōu)點(diǎn)是可在無(wú)GPS環(huán)境使用，相對(duì)定位精度高（厘米級(jí)），更新率高；缺點(diǎn)是依賴地面紋理（光滑地面失效），易受光照變化干擾，需額外計(jì)算資源。5.簡(jiǎn)述動(dòng)力系統(tǒng)匹配的關(guān)鍵步驟。答案：（1）確定任務(wù)需求（載重、續(xù)航、速度）；（2）選擇電池（電壓、容量、放電倍率）；（3）根據(jù)總重量計(jì)算所需拉力（推重比×總重量）；（4）選擇電機(jī)（KV值需與電池電壓匹配，確保轉(zhuǎn)速在槳葉高效區(qū)間）；（5）選擇槳葉（直徑、螺距與電機(jī)拉力需求匹配）；（6）驗(yàn)證懸停功率（總拉力=重量時(shí)，功率≤電池放電能力）。6.列舉無(wú)人機(jī)常見故障及對(duì)應(yīng)的排查方法。答案：（1）起飛后自旋：檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向是否正確（對(duì)稱電機(jī)轉(zhuǎn)向相反），測(cè)量各電機(jī)轉(zhuǎn)速是否一致，排除電調(diào)或電機(jī)故障；（2）懸停漂移：校準(zhǔn)磁羅盤（排除磁場(chǎng)干擾），檢查GPS信號(hào)（衛(wèi)星數(shù)≥6），或視覺定位是否失效（地面紋理是否清晰）；（3）電池發(fā)熱嚴(yán)重：檢查放電倍率是否超限（電池容量×放電C數(shù)≥工作電流），或電機(jī)/電調(diào)內(nèi)阻過(guò)大（測(cè)量各相電流是否均衡）；（4）失控：檢查數(shù)傳鏈路信號(hào)強(qiáng)度（距離/遮擋），更換天線或增加功率，確保頻率無(wú)干擾。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某四旋翼無(wú)人機(jī)總重量2kg，懸停時(shí)總拉力需等于重量（重力加速度g=9.8m/s2）。已知單電機(jī)效率η=0.8（輸出功率=輸入功率×η），電池電壓11.1V（3SLiPo），懸停時(shí)單電機(jī)輸入電流5A，求：（1）懸?？偫Γ∟）；（2）懸?？偣β剩╓）；（3）若電池容量為5000mAh，理論懸停時(shí)間（分鐘）（電池放電深度取80%）。答案：（1）總拉力=重量×g=2×9.8=19.6N；（2）單電機(jī)輸入功率=電壓×電流=11.1×5=55.5W，四電機(jī)總輸入功率=55.5×4=222W，輸出功率（用于拉力）=222×0.8=177.6W；（3）電池總能量=電壓×容量×放電深度=11.1V×5Ah×0.8=44.4Wh，懸停時(shí)間=總能量/總輸入功率=44.4Wh/222W=0.2h=12分鐘。2.某電機(jī)KV值為1000，搭配12寸槳（螺距5寸），電池電壓為22.2V（6SLiPo）。求：（1）電機(jī)空載轉(zhuǎn)速（rpm）；（2）若槳葉在該轉(zhuǎn)速下的拉力系數(shù)k=0.1（拉力T=k×n2，n為轉(zhuǎn)速×1000），求單電機(jī)拉力（N）。答案：（1）空載轉(zhuǎn)速=KV×電壓=1000×22.2=22200rpm；（2）n=22200/1000=22.2（千轉(zhuǎn)），拉力T=0.1×(22.2)2=0.1×492.84=49.284N（注：實(shí)際中需考慮空氣密度、槳葉效率等修正，此處為簡(jiǎn)化計(jì)算）。五、綜合分析題（每題15分，共30分）1.某農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)在噴灑作業(yè)時(shí)出現(xiàn)“航線偏移”故障，結(jié)合飛控、傳感器、環(huán)境因素分析可能原因及解決措施。答案：可能原因及措施：（1）飛控定位模塊故障：GPS信號(hào)弱（衛(wèi)星數(shù)＜6）或RTK差分信號(hào)中斷，導(dǎo)致位置誤差大。解決：檢查GPS天線是否遮擋（如藥箱遮擋），重啟飛控或切換至視覺定位（若支持）。（2）傳感器校準(zhǔn)問(wèn)題：磁羅盤未正確校準(zhǔn)，受藥箱金屬（如農(nóng)藥罐）干擾，導(dǎo)致航向角偏差。解決：重新校準(zhǔn)磁羅盤（遠(yuǎn)離金屬設(shè)備），或更換非磁性藥箱材料。（3）動(dòng)力系統(tǒng)不平衡：某一電機(jī)/電調(diào)老化，導(dǎo)致拉力不均，無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行方向偏離規(guī)劃航線。解決：地面測(cè)試各電機(jī)轉(zhuǎn)速（用轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)量），更換故障電調(diào)或電機(jī)。（4）環(huán)境風(fēng)干擾：側(cè)風(fēng)過(guò)大（＞5級(jí)），飛控抗風(fēng)能力不足（推重比低）。解決：調(diào)整作業(yè)時(shí)間（避開大風(fēng)時(shí)段），或增加電機(jī)/槳葉規(guī)格以提高推重比。（5）任務(wù)規(guī)劃錯(cuò)誤：航線設(shè)置時(shí)未考慮地形起伏，氣壓高度計(jì)未校準(zhǔn)導(dǎo)致高度變化，影響水平定位。解決：作業(yè)前校準(zhǔn)氣壓高度計(jì)，設(shè)置地形跟隨模式（若支持）。2.設(shè)計(jì)一套多旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)匹配方案，要求：載重1kg，續(xù)航30分鐘，抗風(fēng)等級(jí)5級(jí)（風(fēng)速8-10m/s），環(huán)境溫度25℃。需列出關(guān)鍵參數(shù)（電池、電機(jī)、槳葉、電調(diào)）并說(shuō)明依據(jù)。答案：（1）總重量估算：空機(jī)重量（含飛控、結(jié)構(gòu)）約1.5kg，載重1kg，電池重量約0.5kg（LiPo密度約200Wh/kg），總重量≈3kg。（2）推重比選擇：抗5級(jí)風(fēng)需推重比≥2（總拉力≥6kg×9.8=58.8N）。（3）電池選擇：續(xù)航30分鐘（0.5h），假設(shè)懸停功率P=總能量/時(shí)間=（電池容量Ah×電壓V）/0.5h。取電壓22.2V（6S），放電深度80%，則電池容量Ah=（P×0.5h）/(22.2V×0.8)。假設(shè)懸停功率300W（經(jīng)驗(yàn)值），則容量=（300×0.5）/(22.2×0.8)=8.4Ah（選10Ah6SLiPo，重量≈0.6kg，滿足總重量要求）。（4）電機(jī)選擇：四旋翼，單電機(jī)需提供拉力58.8N/4≈14.7N。電機(jī)KV值=轉(zhuǎn)速/電壓，假設(shè)槳葉高效轉(zhuǎn)速6000rpm（12寸槳常用區(qū)間），則KV=6000/22.2≈270。選擇KV270電機(jī)（如