##四旋翼飛行器的原理研究和建模
對四旋翼飛行器的工作原理進行了簡單介紹，對其飛行姿態角進行描述，並在此基礎上建立數學模型。
根據四旋翼飛行器的運動方式的特點將其飛行控制劃分為四種基本的飛行控制方式。(1)垂直飛行控制;(2)橫滾控制;(3)俯仰控制;(4)偏航控制。下面分別對以上四種飛行控制方式進行闡述。垂直飛行控制主要是控制飛機的爬公升、下降和懸停,如圖1.1圖中藍色弧線箭頭方向表示螺旋槳旋轉的方向,以下同。當四旋翼處於水平位置時,在垂直方向上,慣性座標系同機體座標系重合。同時增加或減小四個旋翼的螺旋槳轉速,四個旋翼產生的公升力使得機體上公升或下降,從而實現爬公升和下降。懸停時,保持四個旋翼的螺旋槳轉速相等,並且保證產生的合推力與重力相平衡,使四旋翼在某一高度處於相對靜止狀態,各姿態角為零。垂直飛行控制的關鍵是要穩定四個旋翼的螺旋槳轉速,使其變化一致。
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。
圖1.1 固定翼和四旋翼的運動分析
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；pitch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2.2，2.3，2.4，2.5,2.6所示。
轉動慣量平衡公式如下：
k[(ω_1^2+ω_ 3^ 2)-(ω_2^2+ω_4 ^2)]= 0 （k是乙個常數，w是角速度。）
圖1.2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。ω_1=ω_2=ω_3=ω_4
圖1.3 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。
圖1.4橫滾（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。
圖1.5俯衝（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。
圖1.6偏航（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。
四旋翼飛行器
近幾年來四旋翼飛行器受到了人們的熱捧，它是一種具有四個螺旋槳的飛行器並且四個螺旋槳呈十字形交叉結構，通過平衡四個旋翼產生的力來實現穩定盤旋和精確飛行，其具有欠驅動 多變數 強耦合 非線性等複雜特性。四旋翼無人飛行器研究內容涵蓋了製造技術 結構設計 材料工程 空氣動力學 自主飛行控制與導航 影象處理和...
Quadrotor四旋翼飛行器的飛
quadrotor四旋翼飛行器的飛行原理 一 hxl85 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...
四旋翼飛行器數學模型
最近接觸到四旋翼無人機的位置控制方法，就又了解了一下四旋翼飛機的數學模型，現總結如下 位置環 均定義在慣性座標系下 p e ve 1 dot v tag p e v e 1 v e g fmr bee3 2 dot g frac f m r e tag v e g mf rbe e3 2 這裡需要說...