白昭++尤国强++李乐

摘要：该文介绍了四轴飞行器的基本结构组成形式，并在此基础上根据牛顿第二定律和欧拉方程建立了四轴飞行器的系统动力学模型。

关键词：四轴飞行器；结构形式；动力学模型

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）09-0239-02

1 引言

四轴飞行器是一种旋翼飞行器，它利用四个电机分别控制其四个螺旋桨片的旋转，从而产生上升的动力，并实现指定路径飞行或远程遥控飞行的功能。随着四轴飞行器技术的不断发展，该类飞行器目前已在军事和民用领域得到了广泛应用。使用四轴飞行器参与空中航拍，侦察探测、救灾抢险、通信联系等任务，不仅成本低廉，方便灵活，而且还能避免危险环境下的人员伤亡。

四轴飞行器与传统的固定翼飞行器相比，具有以下显著优点：1）机械结构复杂度低，仅需控制四个电机的转速就可实现飞行中的自平衡控制；2）由于没有固定翼飞行器较长的机翼，故四轴飞行器的体积很小，从而可应用于更为复杂的空间环境；3）平衡控制系统具有高度的智能化，可实现多种复杂的飞行姿态，对外界环境的适应性强。

上述这些优势，使得四轴飞行器具有了广阔的应用前景。另外，由于四轴飞行器飞行控制设计中还包含空气动力学、数据滤波处理、平衡控制算法等复杂技术，因此，对四轴飞行器的研究已逐渐成为当前飞行器研究领域的热点问题。

2 四轴飞行器的结构组成

四轴飞行器通常由安装在刚性十字结构末端的四个独立的驱动电机螺旋桨系统组成，它相当于由四个直升机的螺旋桨组合而成。……