四旋翼飞行器悬停建模及控制

０引言
最近几年来，世界各大学和研究机构都对四旋翼飞行产生了极大的兴趣。其中成果较丰硕的机构包括法国凡尔赛大学、美国宾夕法尼亚大学、澳大利亚国立大学等。国内的国防科技大学的研究成果也十分丰硕。目前关于四旋翼飞行器的控制方法主要有反步法、滑膜控制、反馈线性化控制等］。四旋翼飞行器的控制模型为非线性不定欠驱强耦合系统，控制难度较大。其中悬停状态为其基本状态。在假设及近似的条件下，悬停状态可近似为线性定常系统】。四旋翼飞行器的输入为４个电机的转速，输出为３维的位置信息、姿态信息及相应的变化率＿ｊＪ。其欠驱性导致了强耦合性。由于采用４个电机的转速作为输入不易于建立状态空间表达式，所以目前针对四旋翼飞行器的动力学建模，多
摘要：四旋翼飞行器是近几年发展起来的具有低功耗、高机动性的一种无人机，具有较高的军用及民用价值。四旋翼飞行器悬停的控制模型可近似为一个线性定常欠驱强耦合系统。通过建模得出的状态空间表达式的状态矩阵的特征值存在正实部，是一个不稳定系统。由于系统的不稳定利用二次型最优控制对系统进行镇定，同时得到悬
ＨｏｖｅｒｉｎｇＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＱｕａｄｒｏｔｏｒ
ＷａｎｇＤａｐｅｎｇ，ＷａｎｇＭａｏｓｅｎ，ＤａｉＪｉｎｓｏｎｇ，ＸｕＪｕｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａ＃ｉｎｒｇ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）
ｏｆＵＡＶｗｉｔｈｈｉｇｈｍｉｌｉｔａｒｙａｎｄｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｖａｌｕｅ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏ１ｍｏｄｅ１Ｏｆｔｈｅｑｕａｄｒｏｔｏｒｈｏｖｅｒｉｎｇｃａｎｂｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄａｓａ１ｉｎｅａｒａｎｄｃｏｎｓｔａｎｔｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｓｔｒｏｎｇｃｏｕｐｌｉｎｇ．ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｍａｔｒｉｘＡｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｓｐａｃｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｐｏｓｉｔｉｖｅｒｅａｌｐａｒｔ．Ｉｔｉｓａｎｕｎｓｔｅａｄｙｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｂｙｑｕａｄｒａｔｉｃｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｇｏｔ ’ ｔｈｅｑｕａｄｒａｔｉｃｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｖｉｒｔｕａｌｐｏｗｅｒｉｎｄｅｘｒｅａｃｈｉｎｇｍｉｎｉｍｕｍｖａｌｕｅｕｎｄｅｒｈｏｖｅｒｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｍａｔｌａｂｉｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｑｕａｄｒａｔｉｃｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｑｕａｄｒｏｔｏｒｈｏｖｅｒｉｎｇ；ｑｕａｄｒａｔｉｃｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌ；Ｍａｔｌａｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＯｕａｄｒｏｔｏｒｉＳｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｗｉｔｈｌＯＷｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｍａｎｅｕｖｅｒａｂｉｌｉｔｙ．ＩｔｉＳｏｎｅｋｉｎｄ
兵工自动化
・９２・
２０１７．０５
ＯｒｄｎａｎｃｅＩｎｄｕｓｔｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ
３６（５）
四旋翼飞行器悬停建模及控制
王大鹏，王茂森，戴 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ松，徐俊
（南京理工大学机械工程学院，南京２１００９４）
停状态下某一虚拟能量指标达到最小值时的二次型最优控制。利用Ｍａｔｌａｂ对系统进行分析及二次型最优控制相关参
数的优化。
关键词：四旋翼飞行器悬停；二次型最优控制；Ｍａｔｌａｂ中图分类号：ＴＰ２７３文献标志码：Ａ

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多旋翼飞行器设计与控制第四讲多旋翼动力系统建模和性能估算

• 这一部分包括姿态模型、动力学模型、控制分配模型、电机模型，还包括气动阻力模型，已及如何测量相关参数。
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33
资源
(1) 课程中心 (课件、资料、作业等)
(2) 可靠飞行控制研究组主页(课件等)
/resources/
(3) 关注可靠飞行控制研 (4)加入课程官方交流
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1.总体描述
求解悬停时间的总体思路
• 螺旋桨模型：拉力和转矩
• 电机模型 • 电调模型 • 电池模型
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6
2.动力系统模型
螺旋桨模型
叶素理论：该理论将螺旋桨叶片沿径向分为有限个微小
片段，如图所示，每一个微小片段均被等效成一个小型
Байду номын сангаас
固定翼叶片，来推导其升力大小，即计算每一个叶素上
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N 60
T
Dp4CT
单个
螺旋桨拉
T
力螺旋
G nr
桨个数
飞机重量
N 60
G
nr Dp4CT
转速（RPM）
10
2.动力系统模型
螺旋桨模型
（3）转矩模型
螺旋桨转矩转矩系数
M
CM
N 60
2
Dp5
N 60
G
nr Dp4CT
M
CM
G nrCT
Dp
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离达到最远时的飞行时间）。
飞行器前飞速的
• 阻力跟拉力的关系
• 阻力跟速度的关系
飞行器俯仰角
飞行器前飞速度
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3.性能计算

四轴飞行器控制原理简单介绍

四轴飞行器控制原理简单介绍1.姿态控制姿态控制是指控制四轴飞行器所处的空中姿态，包括横滚、俯仰和偏航。

横滚是指四轴飞行器以机体中心线为轴心向左或向右旋转；俯仰是指四轴飞行器以机体前后中心线为轴心向前或向后倾斜；偏航是指四轴飞行器以竖直轴为轴心旋转。

姿态控制可以通过四个电动马达间的配合来实现。

例如，当四轴飞行器需要向左旋转时，右侧的两个电动马达通过提高转速而左侧的两个电动马达通过降低转速，使得产生的升力不均衡，从而导致飞行器向左旋转；同样的原理，可以实现向右、向前和向后的倾斜，从而实现横滚和俯仰的控制。

偏航控制则是通过改变对角电动马达的转速来实现的。

2.高度控制高度控制是指控制四轴飞行器的飞行高度。

通常，四轴飞行器通过改变电动马达的转速来控制升力，从而控制飞行高度。

当需要升高时，四个电动马达的转速同时提高，产生更大的升力，使得飞行器上升；当需要下降时，四个电动马达的转速同时降低，减小升力，使得飞行器下降。

3.位置控制位置控制是指控制四轴飞行器在空中的位置，通常使用GPS、惯性导航系统（INS）和视觉系统来获取实时位置信息，并通过控制四个电动马达的转速来调整飞行器的位置。

位置控制通常采用反馈控制的方法，在测量到的当前位置与目标位置之间存在偏差时，通过调整电动马达的转速来减小偏差，并使飞行器逐渐趋向于目标位置。

综上所述，四轴飞行器的控制原理涉及到姿态控制、高度控制和位置控制三个方面。

通过控制四个电动马达的转速来实现姿态控制和高度控制，通过GPS、INS和视觉系统来获取位置信息，并通过反馈控制来调整飞行器的位置。

这些控制原理的运用使得四轴飞行器能够实现精准、稳定的飞行。

四轴飞行器的工作原理

四轴飞行器的工作原理
四轴飞行器是一种无人机，它由四个电动马达驱动的旋翼组件组成。

这些旋翼组件位于飞行器的四个角落，通过不同的旋翼速度和倾斜角度来实现飞行和悬停。

电调控制
每个电动马达通过电调来控制旋翼的转速和旋翼的倾斜角。

电调接收飞行控制器发送的指令，然后控制马达的速度以及旋翼的倾斜角度，从而使飞行器实现不同方向的飞行和悬停。

加速度计和陀螺仪
四轴飞行器还配备了加速度计和陀螺仪，这些传感器用来感知飞行器的姿态和位置。

加速度计测量飞行器的加速度，陀螺仪测量飞行器的旋转速度。

这些数据被发送到飞行控制器，用来调整电调的输出，从而维持飞行器的稳定飞行和悬停。

遥控器
飞行器的飞行可以通过遥控器来实现，飞行员通过遥控器发送指令给飞行器，从而控制飞行器的飞行方向、速度和高度。

遥控器通过无线信号和接收器连接到飞行控制器，将飞行员的指令转化为电调的控制参数。

姿态控制
四轴飞行器的飞行姿态通过电调控制四个旋翼的转速和倾斜角来实现。

在飞行过程中，加速度计和陀螺仪的反馈数据被飞行控制器实时处理，以保持飞行器的平稳飞行状态。

姿态控制是四轴飞行器能够实现精确悬停和各种飞行动作的基础。

总结
四轴飞行器的工作原理主要依靠电调、加速度计和陀螺仪、遥控器以及姿态控制系统。

通过这些关键组件的协同作用，四轴飞行器能够实现稳定的飞行和悬停，成为现代航空领域的重要应用之一。

基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计

基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计引言：四旋翼无人机近年来逐渐走向商业化和日常生活化，广泛应用于航拍、货运、农业等领域。

为了保证飞行器的平稳、安全飞行，需要设计一个可靠的控制系统。

本文基于STM32单片机，设计了一种适用于四旋翼飞行器的控制系统。

一、硬件设计1.主控板主控板采用STM32单片机，该单片机具有高性能、低功耗、强大的控制能力等优势。

它能够完成飞行器的数据处理、控制输出等任务。

2.传感器为了获取飞行器的姿态信息，需要使用加速度传感器和陀螺仪。

加速度传感器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。

这些传感器通常被集成在一块模块上，直接连接到主控板。

3.遥控器为了实现飞行器的遥控操作，需要使用遥控器。

遥控器通过无线通信与主控板进行数据传输，控制飞行器的起降、悬停、转向等操作。

4.电源管理飞行器控制系统需要提供可靠的电源供电。

因此，需要设计一个电源管理模块，包括锂电池、电池充电管理电路和电源开关等。

二、软件设计1.姿态估计通过加速度计和陀螺仪的数据，使用滤波算法（如卡尔曼滤波）对飞行器的姿态进行估计。

根据姿态的估计结果，可以计算出飞行器的控制输出。

2.控制算法针对四旋翼飞行器，常用的控制算法有PID控制算法和模糊控制算法。

PID控制算法通过比较飞行器的期望姿态和实际姿态，计算出相应的控制输出。

模糊控制算法可以根据模糊规则和模糊集合来计算出控制输出。

3.通信模块为了实现与遥控器之间的无线通信，需要使用无线通信模块，例如蓝牙模块或者无线射频模块。

通过与遥控器进行数据传输，可以实现遥控操作，并接收遥控器发送的命令。

三、控制流程1.初始化飞行器启动时，首先进行传感器的初始化，包括加速度传感器和陀螺仪的初始化。

然后进行电源管理的初始化，确保电源供电正常。

2.传感器数据采集通过传感器采集飞行器的姿态数据，包括加速度和角速度。

3.姿态估计根据传感器采集的数据，使用滤波算法对飞行器的姿态进行估计。

无人机建模

4.无人机在各方向运动速率，滚转速度与四个电机速度呈比例；
5.无人机在低速下飞行，忽略空气阻力。
根据刚体运动定律可知:
式中：为无人机的质心到惯性坐标系原点的距离
m为无人机的总质量；
为旋翼推力；
另外，机体坐滚转角，为俯仰角，为偏航角。
假定4个螺旋桨轴都与z轴平行排列，定义推力为4个螺旋桨升力的总和，且在机体坐标系中表示的升力，不包含x和y方向的成分，因此地面坐标下四旋翼无人机的推力可由下式得到：
，i=1,2,3,4
式中：为升力系数，为螺旋桨旋转角速度。
2.旋转运动模型
作用在四旋翼无人机上的主要物理作用有：空气动力学效应、惯性力矩和陀螺效应，根据欧拉方程，可得：
1.10
式中J为机体坐标系B中机体的转动惯量，因为四旋翼机具有对称性，所以为对角矩阵，，，为机体绕三坐标轴的转动惯量；为机体系内欧拉角速度，它和地面系内姿态角的关系可以由下式得出：
式1.10中为机体系中无人机所受力矩
式中：d是旋翼轴到旋翼重心距离；是旋翼的z轴力矩
为阻力系数。
式1.10中为陀螺效应，由于电机和旋翼的转轴与机体系z轴平行，当无人机俯仰或横滚时，由于陀螺效应会改变旋转物体角动量向量的方向，从而产生力矩。
，是第i个旋翼的角速度，是旋翼和电机的转动惯量。但是，由于的值很小，故可忽略陀螺效应。于是可得简化模型：
综上所述无人机模型的动力学方程可表示为：
，，，即为系统的控制输入量。
式中: 为z轴方向线运动控制量；
为横滚姿态和y轴方向线运动控制量；
为俯仰姿态和x轴方向线运动控制量；
为偏航姿态控制量。
1.直线运动模型
四旋翼直升机的控制相当于对力和扭矩的平衡。四旋翼所受外力和重力平衡时就可以实现盘旋飞行。

四旋翼飞行器设计资料

四旋翼飞行器的设计查重98%四旋翼微型飞行器是一种以4个电机作为动力装置.通过调节电机转速来控制飞行的欠驱动系统;为了实现四旋翼微型飞行器的自主飞行控制,对飞行控制系统进行了初步设计,并且以C8051F020单片机为计算控制单元,给出了飞行控制系统的硬件设计,研究了设计中的关键技术;由于采用贴片封装和低功耗的元器件,使飞行器具有重量轻、体积小、功耗低的优点;经过多次室内试验,该硬件设计性能可靠,能满足飞行器起飞、悬停、降落等飞行模态的控制要求.一．微小型四旋翼飞行器的发展前景根据微小型四旋翼飞行器发展现状和相关高新技术发展趋势，预计它将有以下发展前景。

1 )随着相关研究进一步深入，预计在不久的将来小型四旋翼飞行器技术会逐步走向成熟与实用。

任务规划、飞行控制、无 G P S 导航、视觉和通信等子系统将进一步健全和完善，使其具有自主起降和全天候抗干扰稳定飞行能力。

它未来的主要技术指标：任务半径 5 k m，飞行高度 1 0 0 m，续航时间 1 h ，有效载荷约 5 0 0 g ，完全能够填补目前国际上在该范围内侦察手段的空白。

2 )未来的微型四旋翼飞行器将完全能够达到美国国防预研局对 M A V基本技术指标的要求。

随着低雷诺数空气动力学研究的深入，以及纳米和 M E MS 技术的发展，四旋翼 M A V必然取得理论和工程上的突破。

它将是一种有 4个旋翼的可飞行传感器芯片，是一个集成多个子系统 ( 导航与控制、动力与能源、任务与通信等子系统) 的高度复杂ME M S系统；不但能够在空中悬停和向任意方向机动飞行，还能飞临、绕过甚至是穿过目标物体。

此外，它还将拥有良好的隐身功能和信息传输能力。

3 )微小型四旋翼飞行器的编队飞行与作战应在未来的战争中，微小型四旋翼飞行器的任务之一将是对敌方进行电子干扰并攻击其核心目标。

单个微小型飞行器的有效载荷量毕竟有限，难以有效地完成任务，而编队飞行与作战不仅可以极大地提高有效载荷量，还能够增强其突防能力。

微型四旋翼无人机控制系统设计与实现

微型四旋翼无人机控制系统设计与实现微型四旋翼无人机控制系统设计与实现一、引言随着无人机技术的快速发展，微型四旋翼无人机因其体积小、机动性强、操作简单等特点而备受关注。

本文将介绍微型四旋翼无人机的控制系统设计与实现，包括硬件结构设计、飞行控制算法、遥控器与无人机的通信以及飞行状态监测等方面的内容。

二、硬件设计微型四旋翼无人机的硬件结构由四个电机和相应的螺旋桨组成，同时还包括飞控、电池、传感器和通信模块等。

电机通过螺旋桨产生推力，控制无人机的飞行方向和姿态。

飞控是无人机的大脑，通过接受传感器数据并进行计算，控制电机输出相应的信号以实现飞行任务。

虽然整个系统设计较为复杂，但由于无人机体积小，所以硬件结构相对较简单。

三、飞行控制算法微型四旋翼无人机的飞行控制算法通常包括姿态控制和高度控制两部分。

姿态控制通过测量无人机的姿态角度，并计算出所需的姿态角度偏差，然后通过PID控制器调整电机的转速，从而实现姿态的稳定控制。

在姿态控制的基础上，高度控制通过测量无人机的高度，并计算出所需的高度偏差，然后通过PID控制器控制推力大小来调整飞行高度。

四、遥控器与无人机的通信遥控器是无人机和操作员之间的重要媒介，通过遥控器操作，操作员可以实现对无人机的遥控飞行。

遥控器通过无线通信方式与无人机进行数据的传输，包括指令的发送和无人机状态的接收。

在通信方面，常用的方式有无线电通信和蓝牙通信，通过指令的传输和接收，操作员可以实时了解无人机的状态，从而对无人机进行精确的操作和控制。

五、飞行状态监测飞行状态监测是无人机飞行过程中的重要环节，通过监测无人机的各项指标来实时反馈无人机的飞行状态。

常见的监测指标包括无人机的姿态角度、高度、速度、电池电量等，这些指标可以通过传感器的测量得到。

操作员通过监测无人机的飞行状态，可以及时调整飞行控制算法参数，以确保无人机的顺利飞行。

六、结论通过本文的介绍，我们对微型四旋翼无人机的控制系统设计与实现有了初步的了解。

四旋翼飞行器有限时间super-twisting滑模控制方法与流程

四旋翼飞行器有限时间super-twisting滑模控制方法与流程文档标题：四旋翼飞行器有限时间super-twisting滑模控制方法与流程一、引言随着无人机技术的发展，四旋翼飞行器因其稳定的飞行性能和灵活的操控性而受到广泛关注。

然而，如何有效地控制其飞行姿态以满足任务需求，是目前研究的重点问题之一。

本文提出了一种新的四旋翼飞行器控制策略——有限时间super-twisting滑模控制方法。

二、四旋翼飞行器动力学模型首先，我们需要建立四旋翼飞行器的动力学模型，包括其位置、速度和加速度的运动方程，以及由四个电机产生的升力和扭矩的计算公式。

三、有限时间super-twisting滑模控制方法Super-twisting算法是一种自适应滑模控制方法，能在不确定性和外部扰动存在的情况下保证系统的稳定性和鲁棒性。

而在有限时间内实现super-twisting滑模控制，则可以进一步提高系统的响应速度和控制精度。

1. 控制律设计：根据四旋翼飞行器的动力学模型，设计出符合super-twisting 算法的控制律。

2. 参数选择：选取合适的参数，使得控制系统在有限时间内达到预期的效果。

3. 控制性能分析：通过理论分析和数值仿真，验证所设计的控制器的有效性和可行性。

四、控制流程1. 初始化：设置四旋翼飞行器的初始状态和期望状态。

2. 状态观测：通过传感器获取四旋翼飞行器的实际状态。

3. 控制决策：根据实际状态和期望状态，利用设计好的控制律进行决策。

4. 执行控制：将决策结果发送给四旋翼飞行器，调整电机转速以改变飞行姿态。

5. 反馈修正：根据新的实际状态，再次进行控制决策，形成闭环控制。

五、结论有限时间super-twisting滑模控制方法为四旋翼飞行器的姿态控制提供了一种新的解决方案。

该方法具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力，值得在实际应用中推广。

六、未来工作虽然本文提出的方法已经取得了一些初步的结果，但还有很多工作需要进一步深入研究，如考虑更复杂的环境因素，优化控制参数等。

四旋翼飞行原理

四旋翼飞行原理
四旋翼飞行器是一种利用四个独立旋转的螺旋桨产生升力和推力的飞行器。

其独特的设计结构使其在空中悬停、飞行、转弯等动作更加灵活和稳定。

四旋翼飞行器的飞行原理可以简单分为升力和操纵两个方面：
一、升力原理
四旋翼飞行器通过四个螺旋桨产生的气流产生升力。

每个螺旋桨的旋转产生了高速气流，使得飞行器所在的空气受到扰动，从而产生了向下的压力，这个压力就是所谓的升力。

从力学角度来说，根据伯努利定律，当气流速度增大时，气流的压强就减小，于是形成了一个向上的升力。

四个螺旋桨产生的升力共同支撑飞行器的重量，使其能够悬停在空中。

二、操纵原理
四旋翼飞行器可以通过控制四个螺旋桨的转速和方向来实现前进、后退、转弯等动作。

通过增加某个螺旋桨的转速来使得飞行器向对应的方向运动，通过降低某个螺旋桨的转速来实现停止或改变方向。

此外，四旋翼飞行器还有倾斜机身的能力，可以通过调整飞行器的机身倾斜角度来实现飞行器的横向平移和提升、下降等动作。

倾斜机身会产生较大的水平推进力，使得飞行器可以迅速移动或改变方向。

总结来说，四旋翼飞行器的飞行原理包括升力和操纵两个方面，通过螺旋桨产生的气流升力和控制螺旋桨转速和机身倾斜角度来实现飞行动作。

这种设计结构使得四旋翼飞行器在垂直起降、悬停、飞行和转弯等操作上都具有独特的优势和灵活性。

四轴飞行器作品说明书

四轴飞行器作品说明书摘要四轴飞行器在各个领域应用广泛。

相比其他类型的飞行器，四轴飞行器硬件结构简单紧凑，而软件复杂。

本文介绍四轴飞行器的一个实现方案，软件算法，包括加速度计校正、姿态计算和姿态控制三部分。

校正加速度计采用最小二乘法。

计算姿态采用姿态插值法、需要比照这三种方法然后选出一种来应用。

控制姿态采用欧拉角控制或四元数控制。

关键词：四轴飞行器；姿态；控制目录1.引言 (1)2.飞行器的构成 (1)2.1.硬件构成 (1)2.1.1.机械构成 (1)2.1.2.电气构成 (3)2.2.软件构成 (3)2.2.1.上位机 (3)2.2.2.下位机........... . (4)3.飞行原理........... ................................ (4)3.1. 坐标系统 (4)3.2.姿态的表示 (5)3.3.动力学原理 (5)4.姿态测量........... ................................ (6)4.1.传感器校正 (6)4.1.1.加速度计和电子罗盘 (6)5.姿态控制 (6)5.1.欧拉角控制 (6)5.2.四元数控制 (7)6.姿态计算 (7)7.总结 (8)参考文献 (9)1.引言四轴飞行器最开始是由军方研发的一种新式飞行器。

随着MEMS传感器、单片机、电机和电池技术的发展和普及，四轴飞行器成为航模界的新锐力量。

到今天，四轴飞行器已经应用到各个领域，如军事打击、公安追捕、灾害搜救、农林业调查、输电线巡查、广告宣传航拍、航模玩具等。

目前应用广泛的飞行器有：固定翼飞行器和单轴的直升机。

与固定翼飞行器相比，四轴飞行器机动性好，动作灵活，可以垂直起飞降落和悬停，缺点是续航时间短得多、飞行速度不快；而与单轴直升机比，四轴飞行器的机械简单，无需尾桨抵消反力矩，成本低。

本文就小型电动四轴飞行器，介绍四轴飞行器的一种实现方案，讲解四轴飞行器的原理和用到的算法，并对几种姿态算法进行比较。

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