微型四轴飞行器（6）四轴飞行器控制原理

四轴飞行器通过操控四个电机的转速来达到不同的控制效果[13]。分别有4种运动 姿态。垂直运动、俯仰运动、横滚运动和偏航运动。当保持在控制稳定时需要通过对角电机同向、相邻电机反向运动的方式来抵消陀螺效应和空气动力扭矩效应。

1. 垂直运动: 暂且不考虑自稳的情况下，增大4个电机的输出功率能够提升飞行器的浮力，当浮力大于机体重量且足够改变状态的时候，机体便会向上移动，相反，同时降低四个电机的输出功率则会垂直下降。当浮力和重量正相等的时候，飞行器在空中保持垂直静止。

2. 俯仰运动: 这里不得不讨论下飞行器的组装方式，由于在组装方式的不同，控制方式也不同。简单分为十字型和X型，他们分别决定了是控制2个电机还是4个电机。但是通俗的来讲，我们首先要保持全部电机的总功率不改变，这样才能保持垂直方向的固定，而我们如果要向前运动，则需要将俯仰轴前的电机降低功率，俯仰轴后的电机增加同等功率，这样便会使飞行器发生倾斜，为了达到新的平衡，飞行器便会向前运动

3. 横滚运动：该运动和俯仰是完全一样的，只是我们在定义的俯仰轴后，另一边对角线就成了横滚轴了而已

4. 偏航运动: 该运动是依靠空气动力扭矩效应办到的，我们只需要打破上文提到的对角电机同向，正负转向功率和为0的条件就能实现旋转，如若正转的功率大于了反转的功率，则反扭矩力是飞行器向反向推动，导致飞行器反向转动。

总结飞行状态和四个电机转速情况如表1所示，其中“+”表示增加转速，“-”表示降低转速，“=”表示转速不变

/	电机1	电机2	电机3	电机4
升降	+	+	+	+
俯仰	+	=	-	=
横滚	=	+	=	-
偏航	+	-	+	-