科技与创新┃ScienceandTechnology&Innovation·28·2023年第03期文章编号：2095-6835（2023）03-0028-03四旋翼飞行器的全方位控制郭诚（湖北工业大学，湖北武汉430068）摘要：由于近些年来军用无人机（UVA）的实战运用越来越广，同时大众对民用无人机的研究兴趣越来越强，自主飞行器的研究获得了极大的关注度。总结归纳了OS4研究项目中控制部分和建模方面的最终结果，其中重点方向是四旋翼的软件控制及四旋翼的结构设计；介绍了一种飞行器运动引起的空气动力系数变化的仿真模型，从中取得的参数可以顺利运用在直升机飞行研究中，并且不需要重新过多地进行调整修改；最后介绍了四旋翼飞行器的控制方法和完整控制方案，包含姿态、高度和位置，并总结记录了包括自主起飞、着陆、悬停及碰撞在内的结果数据。关键词：四旋翼飞行器；控制系统；垂直起降；自主起飞中图分类号：V249.12文献标志码：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2023.03.0091研究背景中国在2000年前发明了风筝，它可以算是世界上最早的飞行器。伴随着18世纪第一次工业革命，美国的莱特兄弟用内燃机造出了人类历史上首架飞机，后来各种更先进的飞机和飞行器便不断出现在人们的生活中。本文的项目起使于2003年，当时机器人和飞行器领域都对无人机展现出越来越大的研究兴趣，同时在军事和民用领域的广泛应用性也极大推动了相关项目的研究。这个项目选定了四旋翼工作结构，将各种传感器、驱动器、飞行程序运用到轻量级的飞行系统中去，使它可以垂直升降，并且操控性优秀。2系统模型此系统模型是根据文献[1-2]提出的理论研究结果建立的。最新的版本包含了轮毂力H，滚动力矩Rm和可变空气动力系数，使模型更加真实。使用最新版本OS4模拟器的模型，模拟控制数据直接应用在真实直升机上成功地实现了自主飞行。2.1空气动力与力矩结合动量理论和叶片单元理论，推导出叶片的气动力和力矩。将数据用符号代替，如：固体比σ，提升角度α，相对进距μ，流入比λ，诱导速度υ，空气密度ρ，转子半径Rrad，CoG螺旋桨轴距ι，投射角度θ0，扭转角度θtw，70%径向阻力系数cd。数值参见参考文献[3]。推力T是作用在所有叶片单元上的垂直力的合力，即：■■■■■-+-■■■■■■+==λθμθμσρ41814161tw2022rad）（）（aCΩRACTTT中心力H是作用在所有叶片单元上的水平力的合力，即：■■■■■■■■■■■-+==24141tw0d2radθθλμμσρCaaCΩRACHHH）（阻力力矩Q是由作用在叶片单元上的气动力引起的，它...
