瑞萨四轴飞行器设计（遥控板+主控板）全部资料开源

四轴飞行器原理介绍：

四轴飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。结构上，本次应用中使用四轴飞行器的飞行模式是X 模式，如图所示，四轴飞行器的四个电机一对正转，一对反转使得垂直方向旋转的反扭矩平衡, 从而保证了飞行的稳定。四轴飞行器可以用作航拍、玩具等，在我们生活中已经越来越常见。

四轴飞行器整机正面和背面：

四轴飞行器硬件结构框图：

四轴飞行器飞行模式（X 模式）

四轴飞行器的基本飞行状态可以分为：垂直飞行、水平飞行（俯仰和翻滚）、偏航飞行，详见说明见附件内容。

• PID 平衡控制

对于四轴飞行器平衡控制算法中，电机的转速并不是单独由油门来决定，而是以油门为基准整合上空间三轴俯仰（Pitch）、翻滚（Roll）和偏航（Yaw）的控制量来决定，如下公式所示。例如，四轴飞行器机头向下倾斜时（对应俯仰），为了达到平衡，电机3 和电机4 增大转速，电机1 和电机2 减小转速，此时俯仰控制量应该向负增大（控制量的正负由姿态芯片MPU6050 摆放决定）。

• 上述的三轴控制量则由本系统中使用的增量式PD 控制得到（PID 控制算法的一种）。以俯仰控制量为例，MPU6050 可以得到空间三轴的旋转角速率，正好是角度的微分，所以可以得到以下计算公式。

由于实际偏航角（Yaw）无法由MPU6050 测得，需要用电子罗盘，但是电子罗盘在四个电机的电磁作用下，精度受影响较大，所以上式中偏航（Yaw）控制量去除比例项，仅由微分项得到。MPU6050 的姿态刷新频率约为10ms 一次。

四轴飞行器硬件+软件设计分析截图：