内容整理于黄和悦的《DIY四轴飞行器》。
一、四轴飞行器概述
1、四轴飞行器的现状
（1）研究内容
- 多级协作，自主飞行倾斜；
- 最优控制理论，飞行器自主飞行和避障；
- 主要是飞控部分。
（2）特点
- 无刷电机（直流输入，三相电输出）；
- 惯性较小，运动状态极易改变，需要很高的控制频率。
- 姿态检测和控制。
2、力学原理和控制框图
（1）力学原理
- X模式，+模式。
- 力的合成和分解，空气转动扭矩的反向性。
- 相邻电机转动方向相反。
（2）坐标系
- 机体坐标系，当四轴倾斜时，此坐标系和大地坐标系不再重合。
- XYZ轴和各个旋转轴之间符合右手螺旋定则，XYZ坐标系上面的旋转方向命名为俯仰、横滚、偏航。用角度来表示。
- 所谓四通道，即上下油门、左转右转、前后运动、左右运动。
- 飞行器控制框图。
二、四轴飞行器的组成和各部分功能
1、结构框图
（1）遥控器和接收器
- 接收器输出的是50Hz的PWM波，用占空比数值来表示遥控器摇杆的位置。
- 这些是由我们来控制，如果是视觉控制，自主导航类的四轴，目标姿态则又不同了。
（2）姿态检测单元
- 陀螺仪：检测四轴绕着Pit，Rol，Yaw三个方向的旋转角速度的器件；
- 加速度计：检测沿着XYZ三个轴的线性加速度的器件；
- 磁强计：即电子罗盘，用于测定于地磁南北极的夹角，从而知道机体坐标系和大地坐标系的偏差。
- 气压计：知道四轴周围的气压，从而知道绝对高度，起到稳定高度的作用。
- 可见前三者各有三个轴向的数据采集，加上气压计采集的一个高度数据，包含以上单元的姿态检测单元称为10DOF，即10轴传感单元。
（3）处理器
- 对姿态单元检测到的数据进行处理和计算，得到当前四轴的准确姿态；
- 对预期姿态和当前的真实值进行对比，计算出误差，并输入到PID调节器，最终解算出四个电机的转速；
- 而转速数据以四路PWM波的形式输送到电机驱动和电机中。
（4）调试器
- 调试器将程序下载到处理器中；
- 结合适当的PC程序，可以观测四轴算法计算出来的各种数据。
（5）电机驱动器和电机
- 在较大四轴飞行器中，一般采用无刷电机，配合无刷电机驱动器（俗称电调），要求50Hz的PWM波，占空比为5%~10%。
- 在微型四轴飞行器中，一般采用有刷电机，配合MOS管即可，无需按照电调的范围调节占空比、频率，而是可以自定义。
2、遥控器
（1）2.4G遥控器
- 对码
- 发射机通道和反向设计
（2）蓝牙/安卓遥控
3、电机和驱动
（1）无刷电机（属于外转子机）
（2）电压（将一节锂电池的3.7v称作1S）
（3）电调（MOS管配合单片机组成，将直流电转化为三相驱动电流）
（4）油门行程：当占空比变化1%时，电调控制电机转速对应多少变化。
4、机架
5、电池
（1）电池的C数（指的是最大放电倍率）
（2）电池的容量
6、飞控
接收遥控器信号
计算当前姿态，与预设姿态比较，输入PID调节器（这个是在处理器中？）
输出PWM（到电调？），用占空比控制电机。
