四轴飞行器控制原理概述

《四轴飞行器控制原理概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、四轴飞行器（四旋翼飞行器）也称为四旋翼直升机，是一种有4个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器。Seraphi是一款可用于空巾拍摄的一体化多旋翼飞行器，它外观时尚精美，做工精湛，还拥集成了自身研发的飞行动力系统，并配置专业的无线电遥控系统。Seraphi集成易作、易维护的稳定设计，在出；'前已经设罝并调试所有的飞行参数及功能，具有免安装、免调试的快速飞行模式。Seraphi携带方便，可以搭配GoPro或者其它微型相机录制空中视频。叫轴飞行器是微型飞行器的其中一种，也是一种智能机器人。是最初是由航空模型爱好者自制成功，后来很多自动化厂商发现它可以用于多种用途而积极参于研制。它利用有叫个旋翼作为飞

2、行引擎来进行空屮飞行，它的尺寸较小、重量较轻、适合携带和使用的无人驾驶飞行器一样能够携带一定的任务载荷，具备自主导航飞行能力。在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务。同样也可以用于娱乐，比如弹钢琴曲，增强现实等虚拟游戏。旋翼直升机，国外又称Quadrotor，Four-rotor,4rotorshelicopter,X4-fIyer等等，是一种具有叫个螺旋奖的飞行器并且叫个螺旋奖呈十字形交叉结构，相对的叫旋翼具有相同的旋转方向，分两组，两组的旋转方向不同。与传统的直升机不同，四旋翼直升机只能通过改变螺旋桨的速度来实现各种动作（目前，也出现可以改变螺距的四旋翼行器，这种控制方式比改变电机转速更

3、灵活方便）。结构如图所示，电机1和电机3逆吋针旋转的同吋，00垂动电机2和电机4顺吋针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。与电直相比，叫旋翼飞行器有下列优势：各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，川‘以平衡旋翼对机身的反扭矩。四旋翼飞行器在空间共有6个自巾度（分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作），这6个自由度的控制都可以通过调节不同电机的转速來实现。构造四轴飞行器其构造特点是在它的四个角上各装有一旋翼，由电机分别带动，叶片可以正转，也可以反转。为了保持飞行器的稳定飞行，在四轴K行器上装有3

4、个方叫的陀螺仪和3轴加速度传感器组成惯性导航模块，它还通过电子调控器來保证其快速飞行。技术难点首先，在飞行过程中它不仅受到各种物理效应的作用，还很容易受到气流等外部环境的干扰，很难获得其准确的性能参数。萁次，微型四旋翼无人飞行器是一个具有六个向由度，而只有四个控制输入的欠驱动系统。它具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特性，使得飞行控制系统的设计变得非常凼难。W次，利用陀螺进行物体姿态检测需要进行累汁误差的消除，怎样建立误差模型和通过组合导航修正累积误差是一个工程难题。这三个问题解决成功与否，是实现微型四旋翼无人飞行器向主飞行控制的关键，具有非常重要的研究价伉。基本运动状态垂直运动，俯仰运

5、动，滚转运动，偏航运动，前后运动，侧向运动。垂直运动图a屮，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重:U时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现/沿z轴的垂直运动。当外界扰动量力零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重吋，飞行器便保持悬停状态。保证叫个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。翼对机身的反扭矩。四旋翼飞行器在空间共有6个自巾度（分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作），这6个自由度的控制都可以通过调节不同电机的转速來实现。构造四

6、轴飞行器其构造特点是在它的四个角上各装有一旋翼，由电机分别带动，叶片可以正转，也可以反转。为了保持飞行器的稳定飞行，在四轴K行器上装有3个方叫的陀螺仪和3轴加速度传感器组成惯性导航模块，它还通过电子调控器來保证其快速飞行。技术难点首先，在飞行过程中它不仅受到各种物理效应的作用，还很容易受到气流等外部环境的干扰，很难获得其准确的性能参数。萁次，微型四旋翼无人飞行器是一个具有六个向由度，而只有四个控制输入的欠驱动系统。它具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特性，使得飞行控制系统的设计变得非常凼难。W次，利用陀螺进行物体姿态检测需要进行累汁误差的消除，怎样建立误差模型和通过组合导航修正累积误差是

7、一个工程难题。这三个问题解决成功与否，是实现微型四旋翼无人飞行器向主飞行控制的关键，具有非常重要的研究价伉。基本运动状态垂直运动，俯仰运动，滚转运动，偏航运动，前后运动，侧向运动。垂直运动图a屮，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重:U时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则