孟 磊 ，蒋 宏 ，罗 俊 ，钟疏桐

（1.武汉理工大学 自动化学院，湖北 武汉 430070；2.武汉理工大学 信息工程学院，湖北 武汉 430070）

近年来，无人机（Unmanned aerial vehicle，UAV）的研究和应用广泛受到各个方面的重视。四旋翼飞行器作为UAV的一种，能够垂直起落、空中悬停、可适用于各种飞行速度与飞行剖面[1]，具有灵活度高、安全性好的特点，适用于警务监控、新闻摄影、火场指挥、交通管理、地质灾害调查、管线巡航等领域实现空中实时移动监控。

四旋翼飞行器的动力来源是无刷直流电机，因此针对该类无刷直流电机的调速系统对飞行器的性能起着决定性的作用。为了提高四旋翼飞行器的性能，本文设计制作了飞行试验平台，完成了直流无刷电机无感调速系统的硬件、软件设计。通过试验证明该系统的设计是可行的。下运动；相反的改变中心对角的螺旋桨的速度，可以产生滚动、俯仰等运动。

图1 四旋翼飞行器结构示意图Fig.1 Structure of the quadrotor

1 四旋翼飞行器平台结构

四旋翼微型飞行平台呈十字形交叉，由4个独立电机驱动螺旋桨组成，如图1所示。当飞行器工作时，平台中心对角的螺旋桨（如1与3）转向相同，相邻的螺旋桨（如 1与 2）转向相反。同时增加减小4个螺旋桨的速度，飞行器就垂直上

四旋翼飞行器的控制系统分为两个部分，飞行控制系统与无刷直流电机调速系统。飞行控制系统通过IMU惯性测量单元（由陀螺传感器与加速度传感器组成）检测飞行姿态，通过无线通信模块与地面遥控器通信。4个无刷直流电机调速系统通过I2C总线与飞行控制器通信，通过改变4个无刷直流电机的转速来改变飞行姿态，系统采用12 V电池供电，控制系统结构图如图2所示。……