李忠林

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333000)

0 引言

传统的旋翼式无人直升机具有一个主旋翼和一个尾旋翼，主旋翼和尾旋翼的转速保持恒定，依靠主桨舵机伸缩输出带动主旋翼产生变距，从而产生垂向、纵向和横向的力，尾桨舵机伸缩输出带动尾旋翼产生变距，用以平衡主旋翼转动产生的反扭矩，主旋翼和尾旋翼的变距相互搭配就可以实现无人直升机各个方向的运动。由于具有垂直起降、无人驾驶、悬停及可机动飞行等特性，无人直升机已经被广泛应用在军事和民事领域中。

与传统的旋翼式无人直升机的构型不同，四旋翼飞行器具有四个呈十字交叉布局的螺旋桨，每个螺旋桨都具有相同的变距，但是每个螺旋桨的转速都可以变化，并且螺旋桨的转动方向两两相反，依靠四个旋翼转速的搭配就可以实现四旋翼飞行器各个方向的运动，完成各种飞行动作。由于具有结构简单、成本低廉和机动性强等特点，四旋翼飞行器已经被广泛应用于侦查、航拍、勘探和救援等各方面，在国民生活中扮演着重要的角色。

自四旋翼飞行器问世以来，便以其独特的布局结构和新颖的飞行方式引起广大学者的注意，其控制问题也随之成为研究热点。四旋翼飞行器有六个运动自由度，但只有四个控制输入，这意味着它是一个欠驱动系统，并且四旋翼飞行器的垂向、纵向、横向和航向具有较强的耦合性和非线性，因此，研究其控制问题具有较大的难度。……