四軸飛行器原理教程

1、1.1四軸飛行器四軸飛行器機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu) 四軸飛行器是一種由固連在剛性十字交叉結(jié)構(gòu)上的 4 個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一種飛行器。飛行器動(dòng)作依靠 4 個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差進(jìn)行控制， 其機(jī)械結(jié)構(gòu)相對簡單， 可由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，無需復(fù)雜的傳動(dòng)裝置。四軸飛行器按照電機(jī)軸的布置方式可分為十字模式和 X 模式，對于姿態(tài)測量和控制來說，兩種方式差別不大。考慮到 X 模式使用比較廣泛， 本次以X模式講解。1.2四四軸飛行器飛行動(dòng)作原理軸飛行器飛行動(dòng)作原理 四軸飛行器各種飛行動(dòng)作依靠 4 個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速差進(jìn)行控制 ，有八個(gè)動(dòng)作：前后、左右、上下、 順時(shí)針和逆時(shí)針。 1.3四軸飛行器四軸飛行器算法設(shè)計(jì)算法設(shè)計(jì)地理坐標(biāo)系：是固連在地面

2、的慣性坐標(biāo)系，采用“東北天坐標(biāo)系”，重力是（0,0,1g），地磁是（0,1,X）。機(jī)體坐標(biāo)系：是固連在四軸飛行器上的坐標(biāo)系，其上有陀螺儀加速度計(jì)可以測量角度。1.3.1四軸飛行器四軸飛行器姿態(tài)姿態(tài)姿態(tài)是描述一個(gè)剛體的剛體坐標(biāo)系和參考坐標(biāo)系之間的角度位置關(guān)系。用三個(gè)姿態(tài)角表示：橫滾角（roll）、俯仰角（pitch）、偏航角（yaw）。姿態(tài)控制：姿態(tài)控制：橫滾角（roll）控制（在YZ平面繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生） 俯仰角（pitch）控制（在XZ平面繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生） 偏航角（yaw）控制（在XY平面繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生）姿態(tài)解算姿態(tài)解算 整個(gè)姿態(tài)解算的原理是：由于加速度計(jì)噪聲誤差和陀螺儀積分誤差，導(dǎo)致測得的機(jī)

3、體坐標(biāo)系不準(zhǔn)，得到的姿態(tài)也就會不準(zhǔn)確。因?yàn)榈乩碜鴺?biāo)系中飛行器所受的重力和磁場是個(gè)常量，如果將它們轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系中，轉(zhuǎn)換后的重力向量和磁場向量與實(shí)際測量的向量會有誤差，只要消除此誤差，就可以校正機(jī)體坐標(biāo)系得到準(zhǔn)確的姿態(tài)。消除誤差采用PI互補(bǔ)濾波，姿態(tài)表示用四元數(shù)（a+bi+cj+dk，且 ）1.3.2電機(jī)串級PID控制串級與單級PID區(qū)別：串級采用的是角度和角速度兩級PID，單級只采用角度PID。假如我們控制物體位移為零，采用單級位移PID控制，由于物體速度不為零，我們就不能保證物體位移為零，如果采用位移和速度串級PID就能保證物體位移為零了。所以四軸采用串級PID控制性和穩(wěn)定新都將更強(qiáng)。算法

4、總結(jié)算法總結(jié)姿態(tài)角通過串級PID控制電機(jī)轉(zhuǎn)速姿態(tài)姿態(tài)解算解算 整個(gè)姿態(tài)解算的原理是：由于加速度計(jì)噪聲誤差和陀螺儀積分誤差，導(dǎo)致測得的機(jī)體坐標(biāo)系不準(zhǔn)，得到的姿態(tài)也就會不準(zhǔn)確。因?yàn)榈乩碜鴺?biāo)系中飛行器所受的重力和磁場是個(gè)常量，如果將它們轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系中，轉(zhuǎn)換后的重力向量和磁場向量與實(shí)際測量的向量會有誤差，只要消除此誤差，就可以校正機(jī)體坐標(biāo)系得到準(zhǔn)確的姿態(tài)。消除誤差采用PI互補(bǔ)濾波，姿態(tài)表示用四元數(shù)（a+bi+cj+dk，且 ）姿態(tài)解算得到姿態(tài)角飛行動(dòng)作遙控器設(shè)定目標(biāo)姿態(tài)姿態(tài)解解算算法算算法的實(shí)現(xiàn)步驟為的實(shí)現(xiàn)步驟為：*將濾波后的三軸加速度計(jì)值歸一化，該值為機(jī)體坐標(biāo)系下將濾波后的三軸加速度計(jì)值歸一化，

5、該值為機(jī)體坐標(biāo)系下重力向量重力向量的測量的測量值值 *將地理坐標(biāo)將地理坐標(biāo)系的重力向量轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系系的重力向量轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系中中*將地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系下的重力向量與機(jī)體坐標(biāo)系測量的向量外積將地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系下的重力向量與機(jī)體坐標(biāo)系測量的向量外積（叉積），得到的就是兩坐標(biāo)系的誤差。（叉積），得到的就是兩坐標(biāo)系的誤差。*因?yàn)橐驗(yàn)橥勇輧x會陀螺儀會有有積分積分誤差誤差，且四元數(shù)更新姿態(tài)是用陀螺儀來跟新的，所以陀，且四元數(shù)更新姿態(tài)是用陀螺儀來跟新的，所以陀螺儀的誤差是導(dǎo)致機(jī)體坐標(biāo)系產(chǎn)生誤差的根本原因，這里用兩坐標(biāo)系誤差的螺儀的誤差是導(dǎo)致機(jī)體坐標(biāo)系產(chǎn)生誤差的根本原因，這里用兩坐標(biāo)系

6、誤差的PI來補(bǔ)償陀螺儀，使得到的機(jī)體坐標(biāo)系更加準(zhǔn)確來補(bǔ)償陀螺儀，使得到的機(jī)體坐標(biāo)系更加準(zhǔn)確。*四元數(shù)四元數(shù)姿態(tài)更新，對四元數(shù)進(jìn)行微分方程的一階畢卡算法姿態(tài)更新，對四元數(shù)進(jìn)行微分方程的一階畢卡算法*由于誤差的引入使得四元數(shù)的模不再等于由于誤差的引入使得四元數(shù)的模不再等于1，四元數(shù)失去了規(guī)范性，因此在利，四元數(shù)失去了規(guī)范性，因此在利用更新后的四元數(shù)計(jì)算歐拉角時(shí)，必須對四元數(shù)進(jìn)行規(guī)范化處理用更新后的四元數(shù)計(jì)算歐拉角時(shí)，必須對四元數(shù)進(jìn)行規(guī)范化處理。 地理坐標(biāo)系中重力的水平分量為零，僅用三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)無法計(jì)算出航向角，由于四軸飛行器保持穩(wěn)定飛行只需要橫滾角（roll）和俯仰角（pitch）就行

7、，航向的改變通過遙控器就可以控制，所以四元數(shù)轉(zhuǎn)換成歐拉角，這里只需轉(zhuǎn)換橫滾角和俯仰角。結(jié)論：消除誤差的本質(zhì)是利用加速度計(jì)來補(bǔ)償陀螺儀。消除誤差的本質(zhì)是利用加速度計(jì)來補(bǔ)償陀螺儀。 四軸飛行器主要由電機(jī)、電調(diào)、漿、機(jī)架、電池、充電器、遙控器、飛控板等部件組成。飛控板：飛控板：包含各種算法，控制中心。電調(diào)：電調(diào)：飛控板和電機(jī)的中間轉(zhuǎn)換器，避免12V強(qiáng)電壓對飛控板精確信號的干擾。2.1遙控器篇遙控器篇什么是通道？什么是通道？通道就是可以遙控器控制的動(dòng)作路數(shù)，比如遙控器只能控制四軸上下飛，那么就是 1 個(gè)通道。但四軸在控制過程中需要控制的動(dòng)作路數(shù)有：上下、左右、前后、旋轉(zhuǎn)，所以最少需要 4 通道的遙控器

8、。如果想以后玩航拍這些就需要更多通道的遙控器了。什么是日本手、美國手？什么是日本手、美國手？遙控器上油門的位置在右邊是日本手、在左邊是美國手，所謂遙控器油門，在四軸飛行器當(dāng)中控制供電電流大小，電流大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)得快，飛得高、力量大，反之同理。判斷遙控器的油門很簡單，遙控器 2 個(gè)搖桿當(dāng)中，上下板動(dòng)后不自動(dòng)回到中間的那個(gè)就是油門搖桿。2.2飛控板篇（簡稱飛控）飛控板篇（簡稱飛控）飛控板的用途？ 如果如果沒有飛控板，四軸飛行器就會因?yàn)榘惭b、外界干擾、零件之間的不一致沒有飛控板，四軸飛行器就會因?yàn)榘惭b、外界干擾、零件之間的不一致型型等原因等原因形成飛行力量不平衡，后果就是左右、上下的胡亂翻滾，根本無法

9、飛形成飛行力量不平衡，后果就是左右、上下的胡亂翻滾，根本無法飛行，飛控行，飛控板的板的作用就是通過飛控板上的陀螺儀，對四軸飛行狀態(tài)進(jìn)行快速調(diào)整作用就是通過飛控板上的陀螺儀，對四軸飛行狀態(tài)進(jìn)行快速調(diào)整（都是瞬間的事（都是瞬間的事，不要，不要妄想用人肉完成）妄想用人肉完成） ，如發(fā)現(xiàn)右邊力量大，向左傾斜，那，如發(fā)現(xiàn)右邊力量大，向左傾斜，那么就減弱右邊電流輸出么就減弱右邊電流輸出，電，電機(jī)變慢，升力變小，自然就不再向左傾斜。機(jī)變慢，升力變小，自然就不再向左傾斜。2.3電調(diào)篇電調(diào)篇為什么為什么需要電調(diào)？需要電調(diào)？ 電電調(diào)的作用就是將飛控板的控制信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯拇笮?，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)調(diào)的作用就是將飛控板

10、的控制信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯拇笮?，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速速。因?yàn)椤Ｒ驗(yàn)殡姍C(jī)的電流是很大的，通常每個(gè)電機(jī)正常工作時(shí)，平均有電機(jī)的電流是很大的，通常每個(gè)電機(jī)正常工作時(shí)，平均有 3a 左右的電左右的電流，流，如果沒有如果沒有電調(diào)的存在，飛控板根本無法承受這樣大的電流（另外也沒驅(qū)動(dòng)電調(diào)的存在，飛控板根本無法承受這樣大的電流（另外也沒驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)的無刷電機(jī)的功能功能） 。同時(shí)電調(diào)的。同時(shí)電調(diào)的 BEC 輸出功能在四軸當(dāng)中還充當(dāng)了電壓變化器輸出功能在四軸當(dāng)中還充當(dāng)了電壓變化器的作用，將的作用，將 11.1v 的電壓的電壓變?yōu)樽優(yōu)?5v 為飛控板和遙控接收機(jī)供電為飛控板和遙控接收機(jī)供電。在。在四軸上，四軸上，4 個(gè)電

11、個(gè)電調(diào)的正負(fù)極需要并聯(lián)（紅色連一起，黑色連一起）調(diào)的正負(fù)極需要并聯(lián)（紅色連一起，黑色連一起） ，并接到，并接到電池電池的正負(fù)極上；的正負(fù)極上；電調(diào)電調(diào) 3 根黑色的電機(jī)控制線用于連接電機(jī)根黑色的電機(jī)控制線用于連接電機(jī)。需要需要 多大多大 的電調(diào)？的電調(diào)？電調(diào)都會標(biāo)上多少電調(diào)都會標(biāo)上多少 A，如，如 20A，40A 這個(gè)數(shù)字就是電調(diào)能夠提供的電流。大電流這個(gè)數(shù)字就是電調(diào)能夠提供的電流。大電流的電調(diào)可以兼容用在小電流的地方。小電流電調(diào)不能超標(biāo)使用。的電調(diào)可以兼容用在小電流的地方。小電流電調(diào)不能超標(biāo)使用。四四軸軸 專用電調(diào)是什么意思？專用電調(diào)是什么意思？因?yàn)樗妮S飛行要求電調(diào)能夠快速響應(yīng)，而電調(diào)有快速

12、響應(yīng)和慢速響應(yīng)的區(qū)別，因?yàn)樗妮S飛行要求電調(diào)能夠快速響應(yīng)，而電調(diào)有快速響應(yīng)和慢速響應(yīng)的區(qū)別，所以所以四軸需要快速響應(yīng)的電調(diào)，其實(shí)大多數(shù)常見電調(diào)是可以編程的，能通過編四軸需要快速響應(yīng)的電調(diào)，其實(shí)大多數(shù)常見電調(diào)是可以編程的，能通過編程來程來設(shè)置響應(yīng)設(shè)置響應(yīng)速度。速度。電調(diào)編程什么意思？電調(diào)編程什么意思？電調(diào)是有很多功能模式的，選擇這個(gè)功能就是對電調(diào)編程電調(diào)是有很多功能模式的，選擇這個(gè)功能就是對電調(diào)編程。編程。編程的途徑可以直的途徑可以直接將電調(diào)連接至遙控接收機(jī)的油門輸出通道（通常是接將電調(diào)連接至遙控接收機(jī)的油門輸出通道（通常是 3 通道）通道） ，按，按說明書說明書，在，在遙控器上通過搬動(dòng)搖桿進(jìn)行設(shè)

13、置，這個(gè)方法比較麻煩，但節(jié)約。另外，還遙控器上通過搬動(dòng)搖桿進(jìn)行設(shè)置，這個(gè)方法比較麻煩，但節(jié)約。另外，還可以可以通過通過廠家的編程卡來進(jìn)行設(shè)置（需要單獨(dú)購買）廠家的編程卡來進(jìn)行設(shè)置（需要單獨(dú)購買） ，方法簡單，無需接遙控器，方法簡單，無需接遙控器。為了為了保險(xiǎn)，一定要將購買的電調(diào)設(shè)置一致，否則容易難于控制。如：電調(diào)的啟保險(xiǎn)，一定要將購買的電調(diào)設(shè)置一致，否則容易難于控制。如：電調(diào)的啟動(dòng)模式動(dòng)模式不一樣不一樣，那么有些都轉(zhuǎn)很快了，有些還很慢，這就有問題了。，那么有些都轉(zhuǎn)很快了，有些還很慢，這就有問題了。注：通過遙控器進(jìn)行設(shè)置電調(diào)，一定要接上電機(jī)，因?yàn)檎f明書上說的注：通過遙控器進(jìn)行設(shè)置電調(diào)，一定要接上

14、電機(jī)，因?yàn)檎f明書上說的“滴滴滴滴”類的聲音類的聲音，是，是通過電機(jī)發(fā)出來的。通過電機(jī)發(fā)出來的。2.4無刷電機(jī)與螺旋槳篇無刷電機(jī)與螺旋槳篇電機(jī)電機(jī)分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)，無刷是四軸的分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)，無刷是四軸的主流，它主流，它力氣大，力氣大，耐用，有刷電耐用，有刷電機(jī)就是我們所說的馬達(dá)，用于微型四軸。機(jī)就是我們所說的馬達(dá)，用于微型四軸。電機(jī)電機(jī)的型號含義的型號含義？說什么說什么 2212 電機(jī)，電機(jī)，2018 電機(jī)等等電機(jī)等等，到底到底是什么意思呢？這其實(shí)電機(jī)是什么意思呢？這其實(shí)電機(jī)的的尺寸尺寸。不管不管什么牌子的電機(jī)，什么牌子的電機(jī)，具體具體都都要對應(yīng)要對應(yīng) 4 位這類數(shù)字，其中前面位

15、這類數(shù)字，其中前面 2 位是電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑位是電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑，后面，后面 2 位位是是電機(jī)轉(zhuǎn)子的高度。注意，不是電機(jī)轉(zhuǎn)子的高度。注意，不是外外殼殼哦哦。簡單。簡單來說，前面來說，前面 2 位越大位越大，電機(jī)電機(jī)越肥，后面越肥，后面 2 位越大，位越大，電機(jī)電機(jī)越越高。高。 又高又大的又高又大的電機(jī)電機(jī)，功率，功率就就更更大，適合做大四軸。大，適合做大四軸。 通常通常 2212 電機(jī)電機(jī)是最常見的配置了。是最常見的配置了。什么是電機(jī)什么是電機(jī) KV 值？值？電機(jī)都會標(biāo)準(zhǔn)多少電機(jī)都會標(biāo)準(zhǔn)多少 KV 值，這個(gè)值，這個(gè) KV 是外加是外加 1V 電壓對應(yīng)的每分鐘空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，例如：電壓對應(yīng)的每分鐘空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速

16、，例如：1000KV 電機(jī)，外加電機(jī)，外加 1V 電壓，電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)每分鐘轉(zhuǎn)電壓，電機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)每分鐘轉(zhuǎn) 1000 轉(zhuǎn)，外加轉(zhuǎn)，外加 2V 電壓，電機(jī)空轉(zhuǎn)就電壓，電機(jī)空轉(zhuǎn)就 2000 轉(zhuǎn)了。轉(zhuǎn)了。槳的型號含義？槳的型號含義？槳也有啥槳也有啥 1045,7040 這些這些 4 位數(shù)字，前面位數(shù)字，前面 2 位代表槳的直徑（單位：英寸位代表槳的直徑（單位：英寸 1 英寸英寸=254 毫毫米）后面米）后面 2 位是槳的角度。位是槳的角度。什么是正反槳，為什么需要它？什么是正反槳，為什么需要它？為了抵消螺旋槳的自旋，相隔的槳旋轉(zhuǎn)方向是不一樣的，所以需要正反槳。正反槳的風(fēng)為了抵消螺旋槳的自旋，相隔的槳旋轉(zhuǎn)方向

17、是不一樣的，所以需要正反槳。正反槳的風(fēng)都向下吹。適合順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的叫正漿、適合逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的是反漿。安裝的時(shí)候，一定記都向下吹。適合順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的叫正漿、適合逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的是反漿。安裝的時(shí)候，一定記得無論正反槳，有字的一面是向上的（槳葉圓潤的一面要和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致）得無論正反槳，有字的一面是向上的（槳葉圓潤的一面要和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致） 。電機(jī)與螺旋槳的搭配電機(jī)與螺旋槳的搭配 ？螺旋槳越大，升力就越大，但對應(yīng)需要更大的力量來驅(qū)動(dòng)；螺旋槳轉(zhuǎn)速越高，升力越大；螺旋槳越大，升力就越大，但對應(yīng)需要更大的力量來驅(qū)動(dòng)；螺旋槳轉(zhuǎn)速越高，升力越大；電機(jī)的電機(jī)的 KV 越小，轉(zhuǎn)動(dòng)力量就越大；越小，轉(zhuǎn)動(dòng)力量就越大；綜上所

18、述，大螺旋槳就需要用低綜上所述，大螺旋槳就需要用低 KV 電機(jī)，小螺旋槳就需要高電機(jī)，小螺旋槳就需要高 KV 電機(jī)（因?yàn)樾桦姍C(jī)（因?yàn)樾枰棉D(zhuǎn)速來彌補(bǔ)升力不足）要用轉(zhuǎn)速來彌補(bǔ)升力不足） ，如果高，如果高 KV 帶大槳，力量不夠，那么就很困難，實(shí)際還帶大槳，力量不夠，那么就很困難，實(shí)際還是低速運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)和電調(diào)很容易燒掉。如果低是低速運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)和電調(diào)很容易燒掉。如果低 KV 帶小槳，完全沒有問題，但升力不帶小槳，完全沒有問題，但升力不夠，可能造成無法起飛。夠，可能造成無法起飛。例如：常用例如：常用 1000KV 電機(jī)，配電機(jī)，配 10 寸左右的槳。這是一個(gè)復(fù)雜的問題，建議大家采用寸左右的槳。這是一個(gè)

19、復(fù)雜的問題，建議大家采用最常見的配置，槳的選擇是與機(jī)架有關(guān)的。最常見的配置，槳的選擇是與機(jī)架有關(guān)的。2.5電池與充電器篇電池與充電器篇為什么要選鋰電池？為什么要選鋰電池？同樣電池容量鋰電最輕，起飛效率最高。同樣電池容量鋰電最輕，起飛效率最高。電池的多少電池的多少 mAh 是是 什么意思？什么意思？表示電池容量，如表示電池容量，如 1000mAh 電池，如果電池，如果以以 1000mA 放電，可持續(xù)放電放電，可持續(xù)放電 1 小時(shí)。小時(shí)。如果以如果以 500ma 放電，可以持續(xù)放電放電，可以持續(xù)放電 2 小時(shí)。小時(shí)。電池后面的電池后面的 2S ，3S ，4S 什么意思？什么意思？代表鋰電池的節(jié)數(shù)，

20、鋰電池代表鋰電池的節(jié)數(shù)，鋰電池 1 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓為為 3.7V，那么，那么 2S 電池，就是代表有電池，就是代表有 2個(gè)個(gè) 3.7V 電池在里面，電壓為電池在里面，電壓為 7.4V。電池后面多少電池后面多少 C 是什么意思？是什么意思？代表電池放電能力，這是普通鋰電池和代表電池放電能力，這是普通鋰電池和動(dòng)力鋰電池最重要區(qū)別，動(dòng)力鋰電池需要很大電流放電，這個(gè)放電能力就是動(dòng)力鋰電池最重要區(qū)別，動(dòng)力鋰電池需要很大電流放電，這個(gè)放電能力就是 C 來表示的。來表示的。如如 1000mAh 電池電池 標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)為 5C，那么用，那么用 5x1000mAh，得出電池可以以，得出電池可以以 5000m

21、h 的電流強(qiáng)度的電流強(qiáng)度放電。這很重要，如果用低放電。這很重要，如果用低 c 的電池，大電流放電，電池會迅速損壞，甚至自燃。的電池，大電流放電，電池會迅速損壞，甚至自燃。多少多少 C 快充是什么意思？快充是什么意思？這個(gè)與上面的這個(gè)與上面的 C 一樣，只是將放電變成了充電，如一樣，只是將放電變成了充電，如 1000mAh 電池，電池，2C 快充，快充，就代表可以用就代表可以用 2000mA 的電流來充電。所以千萬不要圖快冒然用大電流，超過規(guī)的電流來充電。所以千萬不要圖快冒然用大電流，超過規(guī)定定參數(shù)參數(shù)充電，電池很容易損壞。充電，電池很容易損壞。怎么配電池？怎么配電池？這與選擇的電機(jī)、螺旋槳，想

22、要的飛行時(shí)間相關(guān)。容量越大，這與選擇的電機(jī)、螺旋槳，想要的飛行時(shí)間相關(guān)。容量越大，C 越高，越高，S 越多，越多，電池越重?；驹硎怯么髽?yàn)檎w搭配下來功率高，自身升力大，為了電池越重?；驹硎怯么髽?，因?yàn)檎w搭配下來功率高，自身升力大，為了保證保證可玩可玩時(shí)間，可選高容量，高時(shí)間，可選高容量，高 C，3S 以上電池。最低建議以上電池。最低建議 2200mAh，20C，3S。小四軸，因?yàn)樽陨砩τ邢?，整體功率也不高，就可以考慮小容量，小小四軸，因?yàn)樽陨砩τ邢?，整體功率也不高，就可以考慮小容量，小 C，3S 以下電池以下電池。平衡充電什么意思平衡充電什么意思 ？如如 3S 電池，內(nèi)部是

23、電池，內(nèi)部是 3 個(gè)鋰電池，因?yàn)橹圃旃に囋颍瑳]辦法保證每個(gè)電池完全個(gè)鋰電池，因?yàn)橹圃旃に囋?，沒辦法保證每個(gè)電池完全一致，充電放電特性都有差異，電池串聯(lián)的情況下，就容易照常某些放電過度一致，充電放電特性都有差異，電池串聯(lián)的情況下，就容易照常某些放電過度或或充電過度充電過度，充電不飽滿等，所以解決辦法是分別對內(nèi)部單節(jié)電池充電。動(dòng)力，充電不飽滿等，所以解決辦法是分別對內(nèi)部單節(jié)電池充電。動(dòng)力鋰電都有鋰電都有 2 組線組線，1 組是輸出線（組是輸出線（2 根）根） ，1 組是單節(jié)鋰電引出線（與組是單節(jié)鋰電引出線（與 s 數(shù)有數(shù)有關(guān)）關(guān)） ，充電時(shí)按，充電時(shí)按說明書說明書，都插入充電器內(nèi)，就可以進(jìn)行平

24、衡充電了。，都插入充電器內(nèi)，就可以進(jìn)行平衡充電了。2.6機(jī)架篇機(jī)架篇機(jī)架的軸長短有沒有規(guī)定？機(jī)架的軸長短有沒有規(guī)定？理論上講，只要理論上講，只要 4 個(gè)螺旋槳不打架就可以了，但要考慮到，螺旋槳之間因?yàn)閭€(gè)螺旋槳不打架就可以了，但要考慮到，螺旋槳之間因?yàn)樾D(zhuǎn)產(chǎn)生轉(zhuǎn)產(chǎn)生的亂流互相影響，建議還是不要太近，否則影響效率。的亂流互相影響，建議還是不要太近，否則影響效率。 這也是為什么四這也是為什么四軸用軸用 2葉葉螺旋槳比用螺旋槳比用 3 葉螺旋槳多的原因之一。葉螺旋槳多的原因之一。 （3 葉螺旋槳還有個(gè)缺點(diǎn)，平衡葉螺旋槳還有個(gè)缺點(diǎn)，平衡不好做不好做）2.7總結(jié)篇總結(jié)篇 四軸硬件除了飛控板外，電機(jī)和電調(diào)

25、的選擇也非常重要，建議大家購買的時(shí)候最好選擇專業(yè)做四軸的淘寶店購買，以防止買到次品（好的電機(jī)電調(diào)比差的電機(jī)電調(diào)效果明顯，差的幾乎飛不起來）。 四軸電機(jī)一般選朗宇電機(jī)，其它如新西達(dá)和銀燕電機(jī)都不靠譜，也要防止買到次品。四軸電調(diào)一般選用好盈電調(diào)，其它如新西達(dá)和銀燕電調(diào)都不靠譜，也要防止買到次品 做四軸是個(gè)燒錢東西，一般電機(jī)、電調(diào)、螺旋槳、機(jī)架、遙控器、電池、充電器都需要買，這些自己動(dòng)手做幾乎不可能了，我們能夠自己做的也就是飛控板可以自己設(shè)計(jì)，初學(xué)者要能夠完全做會四軸一般得花3000元以上，所以選擇做四軸飛行器的請慎重考慮。3.1飛行器飛行器程序程序整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 由于姿態(tài)結(jié)算和串級由于姿態(tài)結(jié)算和

26、串級PID都是有周期性質(zhì)的，且為了保證各數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，都是有周期性質(zhì)的，且為了保證各數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，所以四軸飛行器程序都在定時(shí)器中斷里面完成。而主函數(shù)主要做其它次要任務(wù)，所以四軸飛行器程序都在定時(shí)器中斷里面完成。而主函數(shù)主要做其它次要任務(wù)，如上位機(jī)通信、狀態(tài)燈指示、液晶顯示等。如上位機(jī)通信、狀態(tài)燈指示、液晶顯示等。四軸飛行器程序（定時(shí)器中斷完成）四軸飛行器程序（定時(shí)器中斷完成）*讀取遙控器控制數(shù)據(jù)讀取遙控器控制數(shù)據(jù)（輸入捕捉）*讀取讀取三軸加速度、陀螺儀和磁力計(jì)，三軸加速度、陀螺儀和磁力計(jì)，減零減零偏并進(jìn)行濾波偏并進(jìn)行濾波處理處理（I2C）*姿態(tài)結(jié)算姿態(tài)結(jié)算*串級串級PID控制控制（PWM輸出）

27、姿態(tài)解姿態(tài)解算算C語言語言代碼代碼實(shí)現(xiàn)如下：實(shí)現(xiàn)如下：*norm = Q_rsqrt(ax*ax + ay*ay + az*az); /加速度計(jì)數(shù)據(jù)歸一化*ax = ax *norm;*ay = ay * norm;*az = az * norm;*vx = 2*(q1q3 - q0q2); /轉(zhuǎn)換成機(jī)體坐標(biāo)系中的重力向量*vy = 2*(q0q1 + q2q3);*vz = q0q0 - q1q1 - q2q2 + q3q3 ;*ex = (ay*vz - az*vy) ; /向量外積就是誤差*ey = (az*vx - ax*vz) ;*ez = (ax*vy - ay*vx) ;*exI

28、nt = exInt + VariableParameter(ex) * ex * Ki;/對誤差積分*eyInt = eyInt + VariableParameter(ey) * ey * Ki;*ezInt = ezInt + VariableParameter(ez) * ez * Ki;*gx = gx + Kp * VariableParameter(ex) * ex + exInt; /補(bǔ)償陀螺儀*gy = gy + Kp * VariableParameter(ey) * ey + eyInt;*gz = gz + Kp * VariableParameter(ez) * ez + ezInt;*q0 = q0 + (-q1*gx - q2*gy - q3*gz)*halfT; /四元數(shù)的微分方程*q1 = q1 + (q0*gx + q2*gz - q3*gy)*halfT;*q2 = q2 + (q0*gy - q1*gz + q3*gx)*halfT;*q3 = q3 + (q0*gz + q1*gy - q2*gx)*halfT;*norm = Q_rsqrt(q0q0 + q1q1 + q2q2 + q3q3); /四元數(shù)歸一化*q0 = q0