刘璇

摘要：近年来，四旋翼飞行器在军事和民用领域的使用越来越广泛。微型四旋翼飞行器能够实现垂直起降、自由悬停等功能。但是四旋翼飞行器具有欠驱动、强耦合、非线性、多变量和干扰敏感等特性，为飞行器的设计和控制带来困难。本论文采用 ARM 架构的主控芯片，设计制作了一个四旋翼飞行器的控制实验平台。介绍了在构建四旋翼飞行器实验平台的过程中遇到的难题，并提供了相应的解决办法。

关键词：四旋翼飞行器； STM32F103； PID

一、引言

四旋翼飞行器是在旋翼飞行器中算是比较简单的一种，其包涵了旋翼飞行器的基本硬件结构框架，可以以较低的成本实现旋翼飞行器平台的搭建，进行四旋翼飞行器的学习和开发。

四旋翼飞行器的四组电机及机翼分别位于十字形结构机身的各个顶点。相对机翼的电机旋转方向相同，相邻机翼的电机旋转方向相反，这样使得四个机翼旋转产生的扭矩相互抵消，产生的重力相互叠加，从而克服机身重力，使得四旋翼飞行器可以實现飞行的功能。通过分别控制四个电机不同的转速，就可以实现对飞行器姿态和高度的控制。

与传统的固定翼飞行器相比，四旋翼飞行器具有体积小、噪声低、机械结构对称、动力学模型简单的特点，能够做出垂直起降、自由悬停等动作，具备了良好的灵活性，能够在有限的空间内垂直运动、低速飞行。在超低空近地飞行当中能够发挥极大地作用。因而可以应用于更多的军事、生产生活场景中。……