quadrotor四旋翼飛行器的飛行原理（一）
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這是wiki上的介紹，有興趣可以讀一讀。
簡 單的講，顧名思義，quadrotor就是一種四旋翼(four rotors)垂直起降（vtol, vertical taking-off and landing）的直公升飛機。
結構
quadrotor的四個 旋翼對稱分布在十字行的框架上，對稱的一對旋翼轉向相同，而相鄰的旋翼轉向相反。任選其中乙個旋翼的方向可作為飛行器的前端。
飛行原理
首先是動態的平衡，quadrotor利用對稱分布和相鄰旋翼的相反的轉動慣量相互平 衡而達到整個機體的動態平衡。
在具體介紹飛行原理之前，首先要介紹一下飛行器的座標系下的運動。
在笛卡爾直角空間座標系裡共有6種運動，即沿x,y,z軸向的線性運動和圍繞軸向的旋轉運動。線性運動比較容易描述。旋轉運動則 可定義為roll, pitch, yaw。roll運動是圍繞機身
前後軸的旋轉運動；pitc
h運動是圍繞與機身垂直方向軸的旋轉運動；yaw運動是圍繞機身垂直方向的旋轉運動。如圖所 示。
轉動慣量平衡
由於quadrotor的特殊結構，只***轉動慣量的平衡才能保證quadrotor的動態平衡。公式如下：
k（w1^2+w3^2-w2^2-w4^2）= 0
k是乙個常數，w是角速度。
懸停 （hovering）
懸停運動是最基本的運動，此時僅需由4個rotor提供的公升力平衡重力，flyer就可以進行懸 停運動。
w1=w2=w3=w4
公升降運動
公升降運動和懸停運動類似，4個rotor的轉速相同。通過改變他們的轉速進而改變他們產生的公升力，以此控制運動的公升降。
roll運動
roll運動是圍繞前後方向的旋轉運動。此運動中，前後轉速不變，左右轉速相應變化。粗魯計算時，左右的轉速變數近似相 等。但詳細計算時會發現，為使轉動慣量平衡，左右轉速變數明顯不同。
pitch運動
pitch運動是圍繞左右方向的旋轉運動。此運動中，左右轉速不變，前後轉速相應變化。轉速計算方法與roll運動相同。
yaw運動
yaw運動相對於roll和pitch運動計算上更為簡單，只需同時改變前後和左右的轉速即可。但要 保證公升力和重力的動態平衡。
動力特性
quadrotor是乙個欠驅動系統（underactuated system）
。 quadrotor有6個自由度，但卻僅有4個自由度直接可控（z軸方向的運動，pitch，roll，yaw），有4個自由度耦合（pitch和x方向的運動，roll和y方向的運動），所以該系統是欠驅動系統。因此在進行轉速計算時，必須同時考慮到轉動慣量和公升力的變化，此外還有運 動時產生的傾角造成的公升力損失。所以，系統建模的時候應充分考慮到這些因素。
布局
quadrotor四旋翼的布局也是有不同的分類的，即cross和x布局。上面**中的為典型的cross布局，即x和y周與電機的軸線重合；而x布局的x和y軸與電機軸線成45度角。現在從理論上來講，如果四個電機的特性一致，螺旋槳完美平衡的話，x布局明顯比cross布局有優勢，因為其x和y軸的運動同時由4個電機完成而非x布局中的兩個，所以力矩明顯變大，可控的閾度增加。
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