同时受到多种物理效应的作用空气动力重力陀螺效应和旋翼惯量矩等，还很容易受到气流等外部环境的干扰。因此，很难建立有效可靠的动力学模型。此外，所使用的旋翼尺寸小质量轻易变形，很难获得准确的气动性能参数，也将直接影响模型的准确性。建立四旋翼数学模型时，还必须深入研究和解决低雷诺数条件下旋翼空气动力学问题。微型飞行器空气动力学特性与常规飞行器有很大的不同，当前许多空气动力学理论和分析工具均不适用，需要发展新的理论和研究手段。飞行控制微小型四旋翼飞行器是个具有六自由度位置与姿态和个控制输入旋翼转速的欠驱动系统，具有多变量非线性强耦合和干扰敏感的特性，使得飞行控制系统的设计变得非常困难。此外，控制器性能还将受到模型准确性和传感器精度的影响。姿态控制是整个飞行控制的关键，因为微小型四旋翼飞行器的姿态与位置存在直接耦合关系俯仰横滚直接引起机体向前后左右移动，如果能精确控制飞行器姿态，则采用控制律就足以实现其位置与速度控制。国际相关研究都着重进行了姿态控制器的设计与验证，结果表明尽管采用非线性控制律能够获得很好的仿真效果，但由于对模型准确性有很强的依赖，其实际控制效果反而不如。因此，研制既能精确控制飞行器姿态，又具有较强抗干扰和环境自适应能力的姿态控制器是微小型四旋翼飞行器飞行控制系统研究的当务之急。本文的方案是以为主控芯片，利用加速度计惯性传感器和陀螺仪传感器形成系统飞控硬件模块，通过比例积分微分算法控制四旋翼进行控制操作外加摄像头，湿度传感器等传感器作为功图电源电路图电源电路第三章四旋翼无人飞行器系统软件设计四旋翼飞行器系统飞控软件设计四旋翼飞行器运动分析垂直运动偏航运动俯仰运动前后运动滚转运动侧向运动图四旋翼运动姿态控制图四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源，旋翼对称分布在机体的前后左右四个方向，四个旋翼处于同高度平面，且四个旋翼锁定与自动航点导航功能，还可以选择以卡作为记录器的飞行记录仪来实时记录和分析飞行数据，所有重要的飞行数据都可以下载到数据中心，包括电池状态高度姿态位置飞行时间等，用于航后的数据分析。还具有安全保护措施以避免坠毁，它能够在电量不足和失去控制信号时自主降落。四旋翼飞行器发展的现状四旋翼飞行器，也称四旋翼直升机或十字翼直升机，是由个转子推动飞行的直升机。通过改变每个转子的相对速度改变推力，从而改变每个扭矩实现对方向和速度的控制。四旋翼飞行器发展了近个世纪，从原来机械时代直径十几米长几米高的庞然大物，到当今电子时代直径几十厘米甚至更小的微型碟形飞行器。其实用性也从原来单纯的运载工具，发展为现在集军用商用民用多位体的无人驾驶工具。目前世界上存在的四旋翼飞行器基本上属于微型无人飞行器，般可以分为类遥控航模四旋翼飞行器小型四旋翼飞行器以及微型四旋翼飞行器。目前，国内的四旋翼飞行器的发展还处于初级发展阶段，缺乏独自的核心技术，能应用于专业领域的相关产品未大批量生产。国外的四旋翼因拥有悠久的科学文化历史和研发团体机构，加快了多旋翼飞行器发展。欧美发达国家四旋翼飞行器已投入了商业军事领域，获得了显著的效果。微小型四旋翼飞行器发展的关键技术迄今为止，微小型四旋翼飞行器基础理论与实验研究已取得较大进展，但要真正走向成熟与实用，还面临着诸多关键技术的挑战。最优化总体设计进行微小型四旋翼飞行器总体设计时，需要遵循以下原则重量轻尺寸小速度快能耗和成本低。但这几项原则相互之间存在着制约与矛盾，例如飞行器重量相同时，其尺寸与速度能耗成反比。因此，进行微小型四旋翼飞行器总体设计时，首先要根据性能和价格选择合适的机构材料，尽可能地减轻飞行器重量其次，需要综合考虑重量尺寸飞行速度和能耗等因素，确保实现总体设计的最优化。动力与能源动力装置包括旋翼微型直流电机减速箱光电码盘和电机驱动模块，能量由机载电池提供。微小型四旋翼飞行器的重量是影响其尺寸的主要因素，而动力与能源装置的重量在整个机体重量中占了很大比例。因此，研制更轻更高效的动力与重要数据显示