四轴飞行器制作1-基础原理和概念
四轴 原理
四轴原理
四轴原理即为四旋翼飞行器的工作原理。
四旋翼飞行器由四个相对对称的旋翼组成，每个旋翼都由一个电动机驱动，并通过控制电路进行精确的调节。
四轴飞行器的飞行原理是通过对四个旋翼的转速进行精确控制，实现悬停、上升、下降、前进、后退、向左、向右平移以及旋转等多种飞行动作。
具体原理如下：
1. 升力平衡原理：四个旋翼产生的升力将飞行器维持在空中，飞行器的重力与升力平衡，实现悬停状态。
2. 空气动力学平衡原理：四个旋翼的转速可以通过电机转速控制器进行精确调节，进而调节各个旋翼产生的升力大小，实现空气动力学平衡。
3. 控制算法原理：通过搭载的传感器（如加速度计、陀螺仪、磁力计等）实时监测飞行器的姿态信息，将监测到的数据传输给飞行控制器。
飞行控制器根据姿态信息计算出相应的控制指令，通过电调调节四个旋翼的转速，控制飞行器的姿态。
如需向前飞行，则增加后面两个旋翼的转速，减小前面两个旋翼的转速，使飞行器倾斜向前。
类似地，对其他方向的飞行也是通过对相应旋翼转速的调节实现的。
4. 电源与电路原理：四轴飞行器通过电池为电动机提供能量，电路控制系统将飞行器的控制信号转化为电流和电压输出供电给电动机。
通过对四个旋翼的转速进行精确控制，在合适的气动力学平衡和姿态控制下，四轴飞行器能够实现精确悬停、稳定飞行及各种飞行动作，具有广泛的应用前景。
四轴飞行控制原理
四轴（1）-飞行原理总算能抽出时间写下四轴文章，算算接触四轴也两年多了，从当初的模仿到现在的自主创作经历了不少收获了也不少。
朋友们也经常问我四轴怎么入门，今天就简单写下四轴入门的基本知识。
尽量避开专业术语和数学公式。
1、首先先了解下四轴的飞行原理。
四轴的一般结构都是十字架型，当然也有其他奇葩结构，比如工字型。
两种的力学模型稍微有些不一样，建议先从常规结构入手（其实是其他结构我不懂）。
常规十字型结构其他结构常规结构的力学模型如图。
力学模型对四轴进行受力分析，其受重力、螺旋桨的升力，螺旋桨旋转给机体的反扭矩力。
反扭矩影响主要是使机体自旋，可以想象一下直升机没有尾桨的情况。
螺旋桨旋转时产生的力很复杂，这里将其简化成只受一个升力和反扭矩力。
其它力暂时先不管，对于目前建模精度还不需要分析其他力，顶多在需要时将其他力设为干扰就可以了。
如需对螺旋桨受力进行详细研究可以看些空气动力学的书，推荐两本，空气螺旋桨理论及其应用（刘沛清，北航出版社）空气动力学基础上下册（徐华舫，国防科技大学）网易公开课：这个比麻省理工的那个飞行器构造更对口一些。
荷兰代尔夫特理工大学公开课：空气动力学概论以上这些我是没看下去，太难太多了，如想刨根问底可以看看。
解释下反扭矩的产生：电机带动螺旋桨旋转，比如使螺旋桨顺时针旋转，那么电机就要给螺旋桨一个顺时针方向的扭矩（数学上扭矩的方向不是这样定义的，可以根据右手定则来确定方向）。
根据作用力与反作用力关系，螺旋桨必然会给电机一个反扭矩。
在转速恒定，真空，无能量损耗时，螺旋桨不需要外力也能保持恒定转速，这样也就不存在扭矩了，当然没有空气也飞不起来了。
反扭矩的大小主要与介质密度有关，同样转速在水中的反扭矩肯定比空气中大。
因为存在反扭矩，所以四轴设计成正反桨模式，两个正桨顺时针旋转，两个反桨逆时针旋转，对角桨类型一样，产生的反扭矩刚好相互抵消。
并且还能保持升力向上。
六轴、八轴…类似。
我们控制四轴就是通过控制4个升力和4个反扭矩来控制四轴姿态。
四轴飞行器原理教程解读
2.5电池与充电器篇
为什么要选锂电池？
同样电池容量锂电最轻，起飞效率最高。 电池的多少 mAh 是 什么意思？ 表示电池容量，如 1000mAh 电池，如果 以 1000mA 放电，可持续放电 1 小时。 如果以 500ma 放电，可以持续放电 2 小时。 电池后面的 2S ，3S ，4S 什么意思？ 代表锂电池的节数，锂电池 1 节标准电压 为 3.7V，那么 2S 电池，就是代表有 2个 3.7V 电池在里面，电压为 7.4V。
第一章四轴飞行器工作原理
1.1四轴飞行器机械结构
四轴飞行器是一种由固连在刚性十字交叉结构上的 4 个电机驱动的 一种飞行器。飞行器动作依靠 4 个电机的转速差进行控制， 其机械结构 相对简单， 可由电机直接驱动，无需复杂的传动装置。四轴飞行器按照 电机轴的布置方式可分为十字模式和 X 模式，对于姿态测量和控制来说， 两种方式差别不大。考虑到 X 模式使用比较广泛， 本次以X模式讲解。
1.3.2电机串级PID控制
串级与单级PID区别：串级采用的是角度和角速度两级PID，单级只采用 角度PID。假如我们控制物体位移为零，采用单级位移PID控制，由于物 体速度不为零，我们就不能保证物体位移为零，如果采用位移和速度串 级PID就能保证物体位移为零了。所以四轴采用串级PID控制性和稳定新 都将更强。
四轴电机一般选朗宇电机，其它如新西达和银燕电机都不靠谱， 也要防止买到次品。四轴电调一般选用好盈电调，其它如新西达和 银燕电调都不靠谱，也要防止买到次品 做四轴是个烧钱东西，一般电机、电调、螺旋桨、机架、遥控 器、电池、充电器都需要买，这些自己动手做几乎不可能了，我们 能够自己做的也就是飞控板可以自己设计，初学者要能够完全做会 四轴一般得花3000元以上，所以选择做四轴飞行器的请慎重考虑。
四轴飞行diy全套入门教程
了保险，一定要将购 的电调设置一 ， 则容易难于控 如 电调的启动模式 一样， 那 有些都转很快了，有些 很慢， 就有问题了 注 通过遥控器进行设置电调，一定要接 电机，因 说明书 说的“滴滴”类的声音，是通 过电机发出来的 开始就是因 没有接电机， 疑惑怎 没声音，以 坏了
无 电机 螺旋桨篇 电机 有 电机和无 电机， 要 错了，无 是四轴的 流 它力气大，耐
基本原理 词解释 1 遥控器篇
什 是通道？ 通道就是可以遥控器控 的动作路数， 如遥控器 能控 四轴 飞，那 就是 1 个通道
但四轴在控 过程中需要控 的动作路数有
右 前 旋转
所以最 得 4 通道遥控器 如果想以 玩航拍 些就需要更多通道的遥控器了
什 是日本手 美 手？ 遥控器 油门的 置在右边是日本手 在 边是美 手，所谓遥控器油门，在四轴飞行器当 中控 供电电流大小，电流大，电动机转得快，飞得高 力 大 反之 理 判断遥控器的
1 组是单节 电引出线 衡充电了
s 数有关 ，充电时按说明书，都插入充电器内，就可以进行
机架篇
机架的轴长短有没有规定？ 理论 讲， 要 4 个螺旋桨 打架就可以了，但要考虑到，螺旋桨之间因 互相影响，建议 是 要太 ， 则影响效率 也是 什 四轴 2 螺旋桨多的原因之一 3 的 有个缺 ， 衡 好做
，高 c，3s 以 电池 最 建议 1500mah，20c，3s 小四轴，因 自身升力有限，整体 率也 高，就可以考虑小容 ，小 c，3s 以 电池 没 玩过， 做建议
衡充电什 意思 如 3s 电池，内部是 3 个 电池，因
艺原因，没 法保证 个电池完全一 ，充电
放电特性都有差异，电池串联的情况 ，就容易照常某些放电过度或充电过度，充电 饱满 等，所以解决 法是 别 内部单节电池充电 动力 电都有 2 组线，1 组是输出线 2 根 ，
四轴(多轴)飞行器概述
四轴（多轴）飞行器概述一、简介四轴（多轴）飞行器也叫四旋翼（多旋翼）飞行器它有四个（多个）螺旋桨，四轴（多轴）飞行器也是飞行器中结构最简单的飞行器了。
前后左右各一个，其中位于中心的主控板接收来自于遥控发射机的控制信号，在收到操作者的控制后通过数字的控制总线去控制四个电调，电调再把控制命令转化为电机的转速，以达到操作者的控制要求，前后马达是顺时针转动，需要安装反桨，左右马达是逆时针转动，需要安装正桨，机械结构上只需保持重量分布的均匀，四电机保持在一个水平线上，可以说结构非常简单，做四轴的目的也是为了用电子控制把机械结构变得尽可能的简单。
二、控制原理四轴飞行器的控制原理就是，当没有外力并且重量分布平均时，四个螺旋桨以一样的转速转动，在螺旋桨向上的拉力大于整机的重量时，四轴就会向上升，在拉力与重量相等时，四轴就可以在空中悬停。
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，同样其它几个方向受到外力时四轴也是可以通过这种动作保持水平的，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，也相应的向前飞行，同样，需要向后、向左、向右飞行也是通过这样的控制就可以使四轴往我们想要控制的方向飞行了，当我们要控制四轴的机头方向向顺时针转动时，四轴同时加快左右马达的转速，并同时降低前后马达的转速，因为左右马达是逆时针转动的，而左右马达的转速是一样，所以左右是保持平衡的，而前后马达是顺时针转动的，但前后马达的转速也是一样的，所以前后左右都是可以保持平衡，飞行高度也是可以保持的，但是逆时针转动的力比顺时针就大，所以机身会向反方向转动，从而达到控制机头的方向。
这也是为什么要使用两个反桨，两个正桨的原因。
三、电调我们平时用的商品电调是通过接收机上的油门通道进行控制的，这个接收机出来的控制信号一般都是20mS 间隔的PPM脉宽控制信号，而四轴为了提高响应的速度，需要控制命令的间隔更短-比如说5mS，所以就需要特殊的电调而不能用普通的商品电调，但是为什么要使用I2C总线跟电调连接呢，这个跟电路设计以及软件编写等有关，I2C总线在硬件连接上可以多个设备直接并连在总线上，它有相应的传输机制保证主机与各个从机之前顺畅沟通，这样连接就比较的方便，所以四个电调的控制线是并接在一起连到主控板上就可以了，这个也跟我们选用的芯片相关，很多单片机都有集成I2C总线的，软件设计起来也得心应手。
四轴飞行原理是什么
四轴飞行原理是什么
四轴飞行器在近年来变得越来越流行，并被广泛应用于许多领域，但是你知道
它们是如何在空中飞行的吗？本文将介绍四轴飞行器的基本原理以及它们是如何实现飞行的。
四轴飞行器的组成
四轴飞行器由四个电动马达和螺旋桨组成。
这些电动马达驱动着螺旋桨旋转，
产生升力，使飞行器能够悬浮在空中。
此外，四轴飞行器通常还包括陀螺仪、加速度计和飞行控制器等组件，这些组件可以帮助飞行器保持平衡和稳定。
四轴飞行器的原理
四轴飞行器的飞行原理可以归结为动力平衡和姿态稳定两个方面。
动力平衡
四轴飞行器通过调节四个电动马达的转速来产生不同的升力，从而保持在空中
平稳飞行。
当需要向前飞行时，飞行器会增加前部的马达转速，从而倾斜飞行器并向前推进；同理，向左、向右或向下飞行也是通过调节对应的马达转速来实现的。
姿态稳定
为了保持飞行器在空中平稳，四轴飞行器需要能够稳定地控制飞行姿态。
这一
过程通过陀螺仪和加速度计实现。
陀螺仪可以检测飞行器的姿态变化并反馈给飞行控制器，而加速度计则可以测量飞行器的线性加速度。
飞行控制器通过分析陀螺仪和加速度计的数据，并对四个电动马达进行实时调整，以保持飞行器的平衡和稳定。
这种反馈控制系统使得四轴飞行器能够在不断变化的飞行环境中保持飞行姿态。
结语
通过这篇文章，我们了解了四轴飞行器的基本原理，包括动力平衡和姿态稳定。
四轴飞行器的飞行原理虽然复杂，但是通过合理的设计和控制，它们可以在空中实现各种飞行动作并广泛应用于无人机、科研和娱乐等领域。
希望本文能帮助您更深入地了解四轴飞行器的工作原理和飞行机制。
四轴
四轴四轴（1）-飞行原理总算能抽出时间写下四轴文章，算算接触四轴也两年多了，从当初的模仿到现在的自主创作经历了不少收获了也不少。
朋友们也经常问我四轴怎么入门，今天就简单写下四轴入门的基本知识。
尽量避开专业术语和数学公式。
1、首先先了解下四轴的飞行原理。
四轴的一般结构都是十字架型，当然也有其他奇葩结构，比如工字型。
两种的力学模型稍微有些不一样，建议先从常规结构入手（其实是其他结构我不懂）。
常规十字型结构其他结构常规结构的力学模型如图。
力学模型对四轴进行受力分析，其受重力、螺旋桨的升力，螺旋桨旋转给机体的反扭矩力。
反扭矩影响主要是使机体自旋，可以想象一下直升机没有尾桨的情况。
螺旋桨旋转时产生的力很复杂，这里将其简化成只受一个升力和反扭矩力。
其它力暂时先不管，对于目前建模精度还不需要分析其他力，顶多在需要时将其他力设为干扰就可以了。
如需对螺旋桨受力进行详细研究可以看些空气动力学的书，推荐两本，空气螺旋桨理论及其应用（刘沛清，北航出版社）空气动力学基础上下册（徐华舫，国防科技大学）网易公开课：这个比麻省理工的那个飞行器构造更对口一些。
荷兰代尔夫特理工大学公开课：空气动力学概论以上这些我是没看下去，太难太多了，如想刨根问底可以看看。
解释下反扭矩的产生：电机带动螺旋桨旋转，比如使螺旋桨顺时针旋转，那么电机就要给螺旋桨一个顺时针方向的扭矩（数学上扭矩的方向不是这样定义的，可以根据右手定则来确定方向）。
根据作用力与反作用力关系，螺旋桨必然会给电机一个反扭矩。
在转速恒定，真空，无能量损耗时，螺旋桨不需要外力也能保持恒定转速，这样也就不存在扭矩了，当然没有空气也飞不起来了。
反扭矩的大小主要与介质密度有关，同样转速在水中的反扭矩肯定比空气中大。
因为存在反扭矩，所以四轴设计成正反桨模式，两个正桨顺时针旋转，两个反桨逆时针旋转，对角桨类型一样，产生的反扭矩刚好相互抵消。
并且还能保持升力向上。
六轴、八轴…类似。
我们控制四轴就是通过控制4个升力和4个反扭矩来控制四轴姿态。
四轴飞行器的飞行原理
四轴飞行器的飞行原理一、概述四轴飞行器是一种利用四个电动机驱动的飞行设备，通过对电动机的速度和方向进行控制，能够实现稳定飞行、悬停、俯仰、横滚等动作。
它的飞行原理基于空气动力学和运动控制理论，结合先进的传感器和控制算法，能够实现精准控制和灵活操控。
二、四轴飞行器的构造四轴飞行器由四个电动机、电调、螺旋桨、机架、飞控系统和电源等组成。
其中，电动机通过螺旋桨产生升力，同时通过电调控制电机的转速，实现飞行器的稳定和动作控制。
机架起到支撑和保护的作用，飞控系统则是飞行器的大脑，负责接收传感器数据并进行处理，输出控制指令。
三、飞行原理四轴飞行器的飞行原理主要基于以下两个关键概念：升力和稳定控制。
3.1 升力四轴飞行器通过改变四个电动机的转速来调整升力的大小和方向。
电动机通过螺旋桨产生的气流，根据牛顿第三定律，产生一个与气流方向相反的反作用力，即升力。
通过改变四个电动机的转速，可以调整螺旋桨产生的气流的大小和方向，从而调整升力。
当升力大于重力时，飞行器就能够向上飞行；当升力等于重力时，飞行器就能够悬停在空中；当升力小于重力时，飞行器就会下降。
3.2 稳定控制四轴飞行器在飞行过程中需要保持稳定，即能够自动调整姿态并抵消外部扰动。
为了实现稳定控制，需要借助传感器和控制算法。
3.2.1 传感器四轴飞行器通常配备了加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等传感器。
加速度计用于测量飞行器的加速度，陀螺仪用于测量飞行器的角速度，磁力计用于测量地磁场的方向，气压计用于测量大气压强。
通过获取这些传感器数据，可以实时监测飞行器的状态。
3.2.2 控制算法通过对传感器数据的分析和处理，结合控制算法，可以实现飞行器的稳定控制。
常用的控制算法有PID控制算法和模糊控制算法等。
PID控制算法通过比较实际姿态和期望姿态之间的差异，计算出控制指令，从而调整电机的转速，保持飞行器的稳定。
模糊控制算法则通过模糊推理，根据一系列规则和输入输出的关系，计算出控制指令。
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3、滚转运动 以x轴正方向为飞行器前进方向（电机0为前方）与 俯仰动作原理相同。如图，在保持电机0和电机2的 转速不变不变，分别改变电机1、3的转速，可使机 身以机体坐标的x轴为旋转轴旋转。滚转动作实质 上还会影响飞行器的左移和右移动作。
4、偏航运动
偏航（转向）运动实际上是机体绕自身坐标Z轴的一个自旋转的过程。从 单个旋翼来看，旋转中的旋翼会对机体有一个反扭矩。如果飞行器为单 旋翼，在旋翼转动时，机身会朝反方向旋转。因此，多轴飞行器的旋翼 均为偶数个，而且正反转各一半。这样在飞行中，正反转旋翼的反扭矩 会相互抵消。四轴飞行器的偏航运动实质上是通过四个旋翼转速不同而 使得扭矩不平衡的结果，就是使得机身绕机体坐标z轴旋转。如图2-4， 当电机0、2转速上升，同时电机1、3转速下降，电机0、2的反扭矩大于 电机1、3的反扭矩，机身会以机体Z轴为转轴以电机0、2旋转方向的反 方向旋转。反之，当电机1、3的转速上升，电机0、2的转速下降时，机 身会朝与电机0、俯仰运动
假设以x轴正方向为飞行器前进方向（电机0为前方），俯仰运动 是飞行器以机体坐标y轴为中心轴的一个转动。如图2-2，以仰动 作为例，在保持电机1、3转速不变的同时，电机0的转速增加升 力加大，电机2的转速减小升力降低。飞行器会以机体Y轴（电机 1、3所在轴）为转轴产生一个转动，电机0上升，而电机2下降， 这就是飞行器的仰动作。反之。保持电机1、电机3的升力不变， 电机2转速增加，电机0转速减小，将实现飞行器俯的动作。俯仰 动作可以通过调节飞行器飞行前后方向上的两个电机的转速来实 现。俯仰动作实质上还会影响飞行器的前进和后退动作。
要制作简单的四轴或多轴飞行器必须先要理解其飞 行原理。 其实四轴（多轴）飞行器的飞行原理可以归结为一 句话：它们都是通过改变旋翼的转速来实现各种飞 行动作。
1、升降运动
升降运动实际上就是飞行器在Z轴方向的上下运动。我们假 设四轴飞行器处于平稳状态，此时四个旋翼转速完全一样。 此时同时使四个旋翼转速增加，可以让升力克服机体重量， 使得机体垂直向上运动。反之，同时减小四个旋翼的转速， 可使机体垂直下降。当四个旋翼的处于某一个转速时，升力 和机体重力相等，此时飞行器处于平稳悬停的状态。
缺点： 1、控制算法复杂。 2、数据量大，运算量大。 3、信号干扰大，不定因素多。 4、能耗大。 5、成本比一般模型直升机高。
按照电机类别可以分为三类： 1、采用空心杯电机的 2、采用高速直流电机的 3、采用无刷电机的 按照外形大小可以大致分为四类：
1、多轴飞行器的基本原理和概念
四旋翼（多旋翼）飞行器其实出现很早
多轴飞行器（Multi -rotor helicopter）与普通直升机（Helicopter） 的区别
优点： 1、机械结构简单（几乎没有真正的机械结构） 2、结构对称，理论上飞行姿态稳定且灵活。 3、容易将体积做得很小，可以实现自主飞行器的 小型化微型化，是很好的机器人平台。 4、载重大（相比模型直升机），但是还是几乎无 法载人。 5、外观比较屌，逼格够高。