目前，我国国内也有相当多的高校加入了对无人机控制系统的研究队伍，也取得了很大的进展和突破。如南航，西工大，浙大，上海交大，国防科技大，清华大学以及北航等国内一流大学[4]。在国内商用无人机的研究也相当火热，典型代表有大疆无人机公司和北京天途航空技术发展有限公司。他们的市场占有率非常大，他们的产品机构新颖、机动性强、稳定性高，在实际的航拍、航空摄影、航空检测等应用中表现优秀，并大大降低了工程项目的成本。虽然现在无人机技术还有很大发展空间但是随着投身研究这一领域的技术人员越来越多，四旋翼无人机的未来发展前景一片光明。

2　四旋翼无人机建模

    在这一章中将给出四旋翼无人机的数学模型。首先介绍四旋翼的组成部件和飞行机理，接着利用动力学分析建立其动力学模型，然后建立其整体的数学模型。研究四旋翼无人机的基本条件就是建立合适的数学模型[5]，合适的数学模型也能减少后期设计控制器以及仿真实验的工作量。所以，建立准确的数学模型对无人机的分析研究有很大的帮助。

2。1四旋翼无人机的基本结构和飞行机理

    四旋翼无人机的每端都有一个电机来带动对应的旋翼转动，当旋翼转动时就会产生向下的力是的无人机可以起飞。改变这些旋翼的旋转速度就可以改变四旋翼无人机的飞行姿态。常见的四旋翼无人机的飞行动作有上升下降、俯仰运动、横滚运动、偏航运动[6]。简单的介绍一下每种飞行动作所对应的旋翼速度控制。

升降运动：在四个螺旋桨的转速相同且他们所产生的动力与无人机自身的重力一样大时，无人机此时处于悬停状态。当转速增加时旋翼提供向上的力大于无人机自身重力这是无人机做上升运动。同理当向上的力小于重力时，无人机做下降运动。

滚转运动：在无人机处于悬停的情况下，维持两个相对位置的螺旋桨转速不变，另外一对螺旋桨一个转速增大一个转速减小，此时无人机左右两侧提供的力就不再对称，无人机做横滚运动。

俯仰运动：俯仰运动和滚动运动原理类似，改变另一组的螺旋桨转速即可。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

偏航运动：当相邻的两个螺旋桨转速不同时将产生反扭力矩使无人机进行偏航运动。因此只需在无人机悬停状态下增加一组相对的螺旋桨转速同时降低另外一组相对的螺旋桨转速就可以让无人机做偏航运动。

2。2四旋翼无人机的数学模型建立

　　把四旋翼无人机作为控制对象时，可以发现它具有六个自由度即它有六个输出量[7]。在对它的动力学分析时，把它的运动分为位移运动和旋转运动。位移运动就是四旋翼无人机在地面坐标系中位置的改变，旋转运动是四旋翼无人机在机体坐标系中飞行姿态的改变。在地面坐标系中四旋翼无人机的三个自由度是；在机体坐标系中需要把无人机看作一个刚体，此时它的三个自由度是。然后运用牛顿方程和欧拉方程对其进行动力学分析。