黄朝阳，胡国军

（绍兴文理学院元培学院，浙江 绍兴 312000）

0 引言

随着电子控制技术的不断成熟，无人机行业的发展也随之快速发展，在无人机航拍，监控，勘测地形等领域起到了至关重要的作用[1]，特别是四旋翼无人机，由于其操作简单，使用限制少，携带便捷，成本便宜等特点，深受人们的喜爱。

1 四旋翼飞行器控制系统的控制原理分析

1.1 四旋翼飞行器结构分析

四旋翼无人机主要由四轴飞行器和控制器两部分组成，其中，四轴飞行器机械结构较为简单，其组成是由四个呈相互独立的电机以及十字状架构，并通过控制器的无线遥控，控制四个螺旋桨的转速，实现飞行器的前进，后退和上升，下降等姿态的改变，从而达到遥控控制无人机飞行器飞行的目的[2]，典型的四旋翼飞行器的结构图如图1所示。

图1 四旋翼无人机

1.2 四旋翼飞行器的控制器

四旋翼飞行器控制系统的硬件组成部分如图2所示。飞行控制器STM32通过采集加速度计、陀螺仪、气压计、电子罗盘及GPS模块的信息，对电调速进行控制，同时对四个螺旋桨的运转速度作出调节，从而实现四旋翼飞行器飞行姿态的控制，将其达到理想控制目标，如俯仰，滚动，偏航等，确保无人机的稳定飞行[3]。

图2 飞行控制硬件结构图

1.3 四旋翼飞行器的垂直飞行与俯仰飞行的控制原理

控制四旋翼飞行器期间，想要保证四旋翼飞行器能够实现多种飞行姿态，需对电机运转的速度作出合理的调节[4]。(1)当四旋翼飞行器处于垂直飞行状态的时候，若1号电机和3号电机逆时针运行，2号电机与4号电机顺时针运行，此时假如两者所形成的合力处于大小一致的状态，那么将会抵消形成的反扭矩；……