四旋翼飛行器設(shè)計資料合集（原理，程序，論文，和電機(jī)的詳細(xì)介紹）

　　四旋翼飛行器采用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分布在機(jī)體的前后、左右四個方向，四個旋翼處于同一高度平面，且四個旋翼的結(jié)構(gòu)和半徑都相同，旋翼1 和旋翼3 逆時針旋轉(zhuǎn)，旋翼2 和旋翼4 順時針旋轉(zhuǎn)，四個電機(jī)對稱的安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安放飛行控制計算機(jī)和外部設(shè)備。

　　典型的傳統(tǒng)直升機(jī)配備有一個主轉(zhuǎn)子和一個尾漿。他們是通過控制舵機(jī)來改變螺旋槳的槳距角，從而控制直升機(jī)的姿態(tài)和位置。四旋翼飛行器與此不同，是通過調(diào)節(jié)四個電機(jī)轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)升力的變化，從而控制飛行器的姿態(tài)和位置。由于飛行器是通過改變旋翼轉(zhuǎn)速實現(xiàn)升力變化，這樣會導(dǎo)致其動力不穩(wěn)定，所以需要一種能夠長期確保穩(wěn)定的控制方法。四旋翼飛行器是一種六自由度的垂直起降機(jī)，因此非常適合靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)條件下飛行。但是四旋翼飛行器只有四個輸入力，同時卻有六個狀態(tài)輸出，所以它又是一種欠驅(qū)動系統(tǒng)。

　　控制航行姿態(tài)的依據(jù)就是航姿傳感器輸出的信號。航姿傳感器至少包括傾角傳感器和角速度傳感器。而傾角傳感器可以利用三軸加速度傳感器間接實現(xiàn)。既然是加速度傳感器，那么它輸出的信號表征的是當(dāng)前三個軸向的加速度值，如果飛行器在空間中保持靜止，那么加速度值通過簡單的換算就可以得到真實的傾角參數(shù)。

　　但是飛行器在空間中是不可能時刻保持靜止不動的，譬如在側(cè)風(fēng)的影響下，飛行器可能會向某一個方向偏離，那么此時即使飛行器確實保持水平，但三軸加速度傳感器的輸出仍會偏離中心值，造成控制核心的誤判。為避免這種情況的出現(xiàn)，則需要引入三軸角速度傳感器和超聲測距儀，利用三個軸向上的角速度和Z軸方向上的加速度以及實時高度的變化率對X、Y軸方向上的加速度進(jìn)行校正，從而得出真實的傾角信息。傳感器的輸出信號經(jīng)過模擬放大和模擬濾波之后送入AD變換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入MCU（Microprocessor Control Unit ），由MCU進(jìn)行包括但不僅限于kalman濾波等的數(shù)字信號處理，再依據(jù)MCU中的整套航姿控制算法得出控制量，送入專司電機(jī)控制的MCU中對電機(jī)進(jìn)行實時控制，同時要避免各傳感器間結(jié)果的沖突乃至矛盾。