基于MATLAB_Simulink建立四旋翼无人机的动力学模型，采用经典PID控制算法对其内环姿态（俯仰、横滚、偏航）和外环位置（X、Y、Z方向）进行控制。

基于Matlab的四旋翼无人机PID控制
基于MATLAB/Simulink建立四旋翼无人机的动力学模型，采用经典PID控制算法对其内环姿态（俯仰、横滚、偏航）和外环位置（X、Y、Z方向）进行控制。仿真结果表明，该飞行控制器能够有效调节无人机姿态，使其保持稳定飞行。
主要内容
动力学建模：基于Newton-Euler方程建立四旋翼无人机动力学模型。
PID控制器设计： 内环：控制无人机的姿态角度（Roll、Pitch、Yaw）。
外环：控制无人机的三维位置（X、Y、Z）。
仿真结果
六个Scope模块分别对应：
俯仰角（Pitch）响应曲线
横滚角（Roll）响应曲线
偏航角（Yaw）响应曲线
X轴位移响应曲线
Y轴位移响应曲线
Z轴位移响应曲线
完整仿真说明书：共38页，约12000字，包含详细建模过程、PID参数优化及仿真结果分析，适用于学习研究使用。

基于 MATLAB/Simulink 的四旋翼无人机 PID 控制器设计是一个经典的控制问题。以下内容将详细介绍如何建立四旋翼无人机的动力学模型，并使用经典 PID 控制算法对内环姿态（俯仰、横滚、偏航）和外环位置（X、Y、Z方向）进行控制。

—

1. 四旋翼无人机动力学模型

四旋翼无人机的动力学模型通常包括以下部分：

• 位置动力学：描述无人机在三维空间中的运动。
• 姿态动力学：描述无人机绕其重心的旋转运动。
• 输入力与力矩：由四个旋翼产生的总升力和力矩。

（1）位置动力学

$$\begin{array}{rl}\ddot{x}& =\frac{U_1}{m}(\cos \varphi \sin \theta \cos \psi +\sin \varphi \sin \psi ),\\ \ddot{y}& =\frac{U_1}{m}(\cos \varphi \sin \theta \sin \psi -\sin \varphi \cos \psi ),\\ \ddot{z}& =\frac{U_1}{m}\cos \varphi \cos \theta -g,\end{array}$$
其中：

• $ x, y, z $ 是无人机的位置；
• $ U_1 = F_1 + F_2 + F_3 + F_4 $ 是总升力；
• $ m $ 是无人机质量；
• $ g $ 是重力加速度；
• $ \phi, \theta, \psi $ 分别是横滚角、俯仰角和偏航角。

（2）姿态动力学

ϕ