范云生，曹亚博，赵永生，王国峰

(大连海事大学 信息科学技术学院,辽宁 大连 116026)

四旋翼无人飞行器实验平台设计及姿态控制研究

范云生，曹亚博，赵永生，王国峰

(大连海事大学 信息科学技术学院,辽宁 大连 116026)

为了实现四旋翼无人飞行器姿态的稳定控制并验证控制算法的性能，设计了一种可用于四旋翼无人飞行器姿态控制算法研究及控制性能测试的物理实验平台；首先，利用牛顿-欧拉法建立了四旋翼无人飞行器的六自由度动力学模型；其次，对姿态传感器数据进行融合，利用互补滤波算法实现对四旋翼飞行器姿态进行快速准确解算；然后，在MATLAB环境下搭建了四旋翼飞行器仿真模型，并设计改进的PID控制器对飞行姿态进行了仿真；最后，搭建了一个四旋翼无人飞行器姿态控制的物理实验平台，进行了飞行器姿态控制算法的性能测试；实验结果表明了四旋翼无人飞行器实验平台设计的合理性和正确性，是一种快速有效的飞行器姿态控制算法性能测试实验平台。

四旋翼飞行器；姿态解算；改进PID控制；姿态控制

0 引言

四旋翼无人飞行器是一种可通过调整四个旋翼的转速对飞行姿态和位置进行控制的、具有能够垂直起降和自由悬停等特点的小型无人机[1-2]。由于其飞行性能好、灵活性大、成本低等诸多优点，在军用和民用领域具有广泛的应用前景，已成为目前无人机领域的研究热点之一[3-4]。其中高性能的飞行姿态控制是研究多旋翼无人飞行器飞行控制系统的关键技术之一[5]，也是开展四旋翼飞行器其它方面研究的基础和前提。……