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1、第29卷第2期上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)V01．29No．22015年6月JOuRNALOFSHANGHAIUNIVERSITY0FENGINEER1NGSCIENCEJun．20I5文章編號(hào)：1009—444X(2015)02一【】113—06四旋翼飛行器的研究與應(yīng)用方璇，鐘伯成(上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院，上海201620)摘要：隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，四旋翼飛行器的研究與應(yīng)用受到廣泛關(guān)注．綜述了四旋翼飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了四旋翼飛行器的基本原理與結(jié)構(gòu)，探討了四旋翼飛行器相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，指出
2、了四旋翼飛行器未來(lái)的發(fā)展方向．關(guān)鍵詞：四旋翼；飛行器；傳感器；飛行控制中圖分類號(hào)：TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AResearchandApplicationofFour—RotorAircraftFANGXuan，ZHONGBocheng(CollegeofElectronicandElectricalEngineering，ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620，China)Abstract：Withthedevelopmentofauto
3、maticcontroltechnology，researchandapplicationoffour—rotoraircraftgetswideattention．Thecurrentdevelopmentsituationoffour—rotorwassummarized，thestructureandprinciplewereintroduced，theassociatedkeytechnologiesandapplicationareaswerediscussed，andfuturedevelopm
4、entwerepresented．Keywords：four—rotor；aircraft；sensor；flightcontrol四旋翼飛行器是一種由十字交叉的4個(gè)螺旋其結(jié)構(gòu)概括為4個(gè)基本模塊，分別闡明了各個(gè)模塊漿組成的6自由度欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，又稱四軸飛行器．的組成及其作用，分析了四旋翼飛行器工作的2種它是電動(dòng)的，可垂直起降，且可以實(shí)現(xiàn)自主飛行的基本模式以及6種基本運(yùn)動(dòng)方式．在綜合分析四旋微小型飛行器．四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，4個(gè)旋翼飛行器發(fā)展歷程以及國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)和公司對(duì)翼對(duì)稱分布在機(jī)體的前后左右4個(gè)方向上
5、，處于同四旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀后，分析了四旋翼飛行器一水平高度，且4個(gè)旋翼的結(jié)構(gòu)和半徑都相同．四的關(guān)鍵技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，指出了四旋旋翼飛行器具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易控翼飛行器未來(lái)的發(fā)展方向．制、成本低、有利于小型化無(wú)人化等特點(diǎn)．基于這些特點(diǎn)，四旋翼飛行器在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域得到了1四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)原理廣泛的應(yīng)用，如雷達(dá)定位、森林監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探、搜索救援和航拍等．四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)一般可分為4個(gè)模塊：電本研究首先分析了四旋翼飛行器基本原理，將機(jī)模塊、微控制器模塊、傳感器模塊以及無(wú)線通信模收
6、稿日期：2015—01—16作者簡(jiǎn)介：方璇(1992一)，女，在讀碩士，研究方向?yàn)橹悄芸刂疲瓻-mail：992387655@qq．corn通信作者：鐘伯成(1964一)，男，教授，博士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)擁塞控制．E—mail：bczhongl@163．corn上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)第29卷塊，如圖1所示．電機(jī)模塊由4個(gè)旋翼、電機(jī)和電機(jī)上升時(shí)，飛行器繞Y軸的另一方向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器組成；微控制器模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)與其他模塊的飛行器的俯仰運(yùn)動(dòng)．?dāng)?shù)據(jù)傳輸并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；傳感器模塊由檢測(cè)3)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)飛行
7、器各種飛行姿態(tài)和飛行方向的傳感器組成，如滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與飛行器俯仰運(yùn)動(dòng)的原理類似，改變加速度傳感器、陀螺儀傳感器等；無(wú)線通信模塊一般電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速，保持電機(jī)1和電機(jī)3的由無(wú)線發(fā)射、無(wú)線接收和遙控器模塊組成．轉(zhuǎn)速不變，則飛行器繞32軸旋轉(zhuǎn)(正向和反向)，實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)．4)偏航運(yùn)動(dòng)飛行器的偏航運(yùn)動(dòng)可以借助旋翼產(chǎn)生的反扭矩來(lái)實(shí)現(xiàn)．當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)2圖1飛行器的一般結(jié)構(gòu)組成和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，旋翼1和旋翼3對(duì)飛行器Fig．1Generalstructurecomponentsofaircraft的
8、反扭矩大于旋翼2和旋翼4的反扭矩，飛行器便四旋翼飛行器的工作方式分為“+”模式和在富余反扭矩的作用下繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)飛行器的“×”模式兩種．“+”模式飛行器的4個(gè)旋翼對(duì)稱分偏航運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向與電機(jī)1、電機(jī)3的轉(zhuǎn)向相反．布在飛行控制板的中軸線上；“X”模式飛行器的45)前后運(yùn)動(dòng)個(gè)旋翼對(duì)稱分布在飛行控制板的對(duì)角線上．相對(duì)于要想實(shí)現(xiàn)飛行器在水平面內(nèi)前后左右的運(yùn)動(dòng)，“+”模式，“X”模式飛行穩(wěn)定性更高，在狹窄的空必須在水平面內(nèi)
