四轴飞行器控制系统设计

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四轴飞行器控制系统设计四轴飞行器是-种微型飞行器，利用四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行. 由于尺寸较孝重量较
轻、适合携带-定的任务载荷，具备自主导航飞行能力. 因而在复杂、危险的环境下应用越来越广泛.
四轴飞行器作为-种飞行稳定、能任意角度灵活移动的飞行器[1]，在没有外力并且重量分布平均时，四
个螺旋桨以同样的转速转动，当螺旋桨向上的拉力大于整机的重量时，四轴飞行器就会向上升；在拉力与重
量相等时，四轴飞行器就可以在空中悬停；在四轴的前方受到向下的外力时，前方马达加快转速，以抵消外
力的影响从而保持水平，同样其他几个方向受到外力时四轴也可以通过这种动作保持水平. 当需要控制四
轴向前飞时，前方的马达减速，而后方的马达加速，这样四轴就会向前倾斜，也相应地向前飞行. 同理，其他
的飞行姿态也可实现[2]
.
2 动力学建模[3]
为了获得四轴飞行器控制系统的数学模型，首先建立两个基本坐标系：惯性坐标系E（OXYZ）和飞行器
坐标系B（oxyz），见图1，分别定义欧拉角如下：偏航角ψ：Ox在OXY平面的投影与X轴夹角；俯仰角θ：Oz在
OXZ平面的投影与Z轴夹角；滚角ϕ：Oy在OYZ平面的投影与Y轴夹角.
在建立上述坐标系的基础上，在无风低速飞行的情况下，忽略阻力系数，可以得到如下数学模型：