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人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

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译文

四旋翼飞行器的建模与控制

摘要

迄今为止，大多数四旋翼空中机器人有是基于飞行玩具。虽然这样的系统可

以作为原型，它们是不够健全，作为实验机器人平台。我们已经开发出了X-4传

单，采用四旋翼机器人定制底盘和航空电子设备与现成的，现成的电机和电池，

是一个高度可靠的实验平台。车用调谐厂带有板载嵌入式姿态动力学控制器以稳

定飞行。线性单输入单输出系统控制器旨在规范传单态度。

1介绍

直升机的主要限制是需要广泛的，和昂贵，维护可靠的飞行。无人驾驶航空

飞行器（无人机）和微型飞行器（MAV）旋翼机也不例外。简化了机械飞行机的

结构产生明显的福利操作这些设备的物流。四转子是强大和简单的直升机，因为

他们没有复杂的旋转倾转盘和联系在传统的旋翼机发现。多数四转子的飞行器从

遥控玩具构建组件。其结果是，缺少必要的这些工艺可靠性和性能是切实可行的

实验平台。

1.1现有的四旋翼平台

几个四转子工艺最近已开发用作玩具或进行研究。许多研究旋翼飞行器开始

了生活作为市售的玩具，如作为HMX-4和Rctoys的Draganflyer。未经修改的，

这些工艺通常由光机身塑料转子。它们是由镍镉电池或锂聚合物电池供电，使用

速度反馈的微机电系统陀螺仪。这些四转子一般没有稳定的稳态。

研究四旋翼添加自动稳定及使用各种硬件和控制方案。澳大利亚联邦科学

与工业研究组织的如图1：X-4传单型号2的。四旋翼飞行器，例如，是一个

Draganflyer衍生使用视觉伺服和惯性测量单元（IMU），以稳定的工艺在一个

被做成动画的目标。其他四转子包括EidgenossischeTECHNISCHEHochschule的苏

黎世OS4[Bouabdallah等，2004]，皮带驱动飞与低纵横比的叶片;CEA的“X4-

flyer1，小四转子电机每四个刀片[Guenard等，2005]。和康奈尔大学的自治飞

行器，采用的爱好飞机螺旋桨的大型工艺。

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图1：X-4传单型号2的。

澳大利亚国立大学（ANU）的X-4传单四旋翼微型飞行器（参照图1）的

目的，以解决面对小规模的无人机的问题。在X-4是多比同类机器人重：它重4

kg总，是设计携带1千克的载荷。它有很强的碳纤维和铝底盘和高推力与重量

比。所使用的电机和电池是现成的，现成的组件。马达直接驱动转子，消除需要

一个变速箱-机器人仅具有8movingparts。因此，传单是坚固，可靠，小范围

的在飞行中发生灾难性故障。它承诺一个实用有效载荷能力与大量的飞行时间。

1.2当前发展的目标

高性能的转子和转速控制器已用于X-4传单开发的。这些都充分解决推力的

产生和动态的问题电机的调速性能[磅等，2005]，[磅等人，2007]。此外，

飞行动力学模型，包括旋翼拍打影响，推导出。一个3D模拟器机器人的生成工

艺状态的轨迹用于多种配置，受到干扰。传单上当前工作旨在稳定飞机在滚动，

俯仰和偏航。连续飞行要求俯仰和横滚角保持在零附近，除了当积极转换。飞行

系统的自然不