无人机飞控基本原理及构成 教程
无人机中的智能飞控系统研究
无人机中的智能飞控系统研究在当今科技飞速发展的时代，无人机已经成为越来越多人关注的话题。
随着无人机应用领域的不断扩大，如何保证无人机的飞行安全性和稳定性成为了人们的关注点。
而这其中的关键技术之一，就是智能飞控系统。
一、智能飞控系统的基本组成和工作原理智能飞控系统，是指利用现代计算机控制技术，对无人机的飞行姿态、速度、航线等进行控制和调整的系统。
其基本由三部分组成：姿态传感器、计算机及控制系统、执行器。
在无人机飞行时，姿态传感器会持续地对无人机的姿态进行监测，并将数据传输给计算机及控制系统。
计算机及控制系统会根据传感器的数据，进行数据处理和算法运算，并输出控制指令，控制执行器调整无人机的姿态和速度，从而实现稳定的飞行。
二、智能飞控系统的优势相比传统的机械飞行控制系统，智能飞控系统具有以下的优势：1.更加稳定智能飞控系统可以持续地对无人机的姿态和运动状态进行监测和调整，快速、精准地反应出现的不稳定状态，并通过控制执行器实现无人机的稳定飞行。
2.更加精准智能飞控系统基于成熟的控制算法模型，可以对无人机进行精准的姿态控制和运动控制，从而保证了飞行的准确性和可靠性。
3.更加智能智能飞控系统可以通过传感器不断获取和分析无人机的数据，从而对飞行状态进行预测和优化，提高了无人机的智能化程度。
三、智能飞控系统的技术挑战虽然智能飞控系统拥有诸多优势，但其研究和应用面临着一些技术挑战。
主要表现在以下几个方面：1.姿态和位置传感器的准确性智能飞控系统的精准性和可靠性主要依赖于姿态和位置传感器的准确性。
然而，传感器受制于硬件设备本身和外部环境等因素，其测量和传输的数据可能存在误差和偏差，这就需要研究人员不断优化和改进传感器的技术。
2.算法模型的完善智能飞控系统依靠成熟的控制算法模型进行飞行控制，而算法的完善程度和准确性直接影响到无人机的飞行控制。
因此，需要不断地研究和改进智能飞控系统的算法模型，并与现实飞行情况进行验证和调整。
无人机的飞行控制原理及自动化策略
无人机的飞行控制原理及自动化策略无人机（Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV）是一种可以在没有驾驶员操作的情况下进行飞行任务的飞行器。
它的飞行控制原理和自动化策略是保证无人机稳定、安全飞行的重要组成部分。
本文将介绍无人机的飞行控制原理和自动化策略，并探讨其应用前景。
一、飞行控制原理无人机的飞行控制原理主要包括飞行动力学、姿态稳定和航迹规划三个方面。
1. 飞行动力学飞行动力学是无人机飞行控制的基础。
它涉及到无人机的运动学和动力学模型，通过分析和建模无人机的力学特性，可以确定飞行器的姿态、速度和加速度等基本参数。
2. 姿态稳定姿态稳定是无人机飞行控制的核心。
通过传感器获取无人机的姿态信息，如俯仰角、横滚角和偏航角等，然后利用控制算法进行姿态调整和稳定。
这可以通过PID控制器或模型预测控制等方法实现。
3. 航迹规划航迹规划是无人机飞行控制的关键。
它涉及到无人机的路径规划和冲突检测等问题。
通过优化算法和遗传算法等方法，可以确定无人机的最佳航迹，并避免与其他无人机或障碍物产生冲突。
二、自动化策略无人机的自动化策略是实现无人机自主飞行和任务执行的关键。
根据任务需求和应用场景的不同，可以采用不同的自动化策略。
1. 航线巡航航线巡航是无人机最常见的自动化策略之一。
通过设置目标航点和航线，无人机可以按照预定的路径巡航，执行任务。
这种策略适用于无人机进行航拍、搜救和环境监测等任务。
2. 精确着陆精确着陆是无人机自动化策略的重要应用之一。
通过使用GPS、视觉传感器和激光雷达等技术，无人机可以准确识别着陆区域，并实现精确着陆。
这在军事、物流和农业等领域有着广泛的应用前景。
3. 集群协同集群协同是无人机自动化策略的新兴领域。
通过无线通信和协同控制算法，可以实现多个无人机之间的合作和协同工作。
这可以应用于无人机编队飞行、紧急救援和智能交通等领域。
三、应用前景无人机的飞行控制原理和自动化策略为其在各个领域的应用提供了坚实的基础。
无人机应用知识：无人机的控制系统及算法介绍
无人机应用知识：无人机的控制系统及算法介绍无人机是一种无人驾驶的飞行器，大幅提升了人类的观察、勘察和采集能力。
无人机的控制系统和算法是无人机成功运作的关键，本文将为大家介绍无人机控制系统的工作原理和常用的算法。
一、无人机控制系统的工作原理无人机控制系统的核心是飞行控制器（Flight Controller，FC）。
飞行控制器主要包括传感器、CPU、调制解调器和电源系统等组成，其中传感器和CPU是最为重要的部分。
1.传感器飞行控制器的传感器主要包括以下几种：（1）加速度计（Accelerometer）：用于测量飞行器的加速度，确定其加速度的大小和方向。
（2）陀螺仪（Gyroscope）：用于测量飞行器的角速度，确定其旋转速度和方向。
（3）磁力计（Magnetometer）：用于测量飞行器所处的磁场，确定其所在的方向。
（4）气压计（Barometer）：用于测量飞行器所处的高度，确定其海拔高度。
2. CPU飞行控制器中的CPU负责运算和控制，其主要功能包括数据采集、信号处理、控制计算和控制输出等。
通过分析传感器采集的数据，CPU可以得到飞行器的实时状态信息，从而根据预设的控制算法进行计算，输出给各个执行机构控制指令，从而调整飞行器的运动状态。
3.调制解调器调制解调器是飞行控制器与地面站进行通信的设备，主要负责接收地面站发送的指令，并将飞行器状态信息上传到地面站。
4.电源系统飞行控制器需要电源供电，无人机通常使用锂电池作为主要电源。
电源系统设计不当会对飞行控制器的性能产生影响，例如电源电压波动会导致飞行控制器输出的控制指令不稳定。
二、常用的无人机控制算法无人机的控制算法是控制系统重要的组成部分，其好坏直接决定着飞行器飞行的稳定性和精度。
以下是几种常用的无人机控制算法。
1. PID控制算法PID控制算法是一种常见的飞行器控制算法，其作用是通过将飞行器的状态与期望状态之间的误差作为控制量，不断调整飞行器的姿态以尽可能减小误差。
无人机的构造及飞行原理简析（一）
无人机的构造及飞行原理简析（一）不同无人机的构造是不一样的，上期我们大概讲了四种比较常见的无人机类型：多旋翼无人机、无人直升机、固定翼无人机、垂直起降固定翼无人机。
本期我们将先为大家讲解多旋翼无人机的构造及飞行。
多旋翼无人机，顾名思义就是由多个旋翼组成的无人机啦。
现今多旋翼无人机应用于多个行业领域，常见的有森林防火、电力巡线、航拍航测、影视拍摄、土地规划、农业飞防喷洒、环保检查、现场救援、交通疏导等行业都用到了无人机。
在无人机采购中多旋翼无人机又有四旋翼、六旋翼、八旋翼这3款不同类型在稳定性、外形尺寸上都有着不同之处。
下面让我们看一下四旋翼无人机的基本构造图：四旋翼无人机的构成基本硬件有：飞行控制计算机（飞行控制器）、飞机支架、电机、旋翼。
无人机的飞行控制计算机是无人机的核心，在飞机中的作用相当于“人”的大脑，对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响，对其飞行性能起决定性的作用。
其系统一般由又由传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分，实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。
传感器：多轴无人机机身大量装配的各种传感器，包括GPS、气压计、陀螺仪、指南针以及地磁感应等，可以采集角速率、姿态、位置、加速度、高度和空速等，是飞控系统的基础。
机载计算机：机载计算机作为无人机的CPU，是飞控的中枢系统，类似于人体大脑的中枢神经，负责整个无人机姿态的运算和判断;同时，也操控着传感器和伺服作动设备。
伺服作动设备：人机执行机构都是伺服作动设备，是导航飞控系统的重要组成部分。
其主要功能是根据飞控计算机的指令，按规定执行动作。
对于固定翼无人机来说，主要通过调整机翼角度和发动机运转速度，实现对无人机的飞行控制。
飞行原理说完多旋翼无人机的基本构造，那么我们就好开始介绍其的飞行原理是怎么样的了，还是以四旋翼无人机为例。
如下图所示，三角形箭头表示飞机的机头朝向，螺旋桨M1、M3的旋转方向为逆时针，螺旋桨M2、M4的旋转方向为顺时针。
无人机课程教案-无人机结构组成与飞行原理
01 无人机结构 02 无人机飞行原理
无人机结构
控制系统 （控制器/陀螺仪/加速 度计/气压计/GPS）
遥控系统 （遥控器/接收器）
旋翼无人机由飞行器机架、飞行
机架
控制系统、动力系统、遥控器、
遥控系统和云台相机等6大构成
部分
动力系统 （螺旋桨/电机/电调）
云台相机
无人机结构
无人机飞行原理
俯仰运动，即前后控制
如图电机3、4的转速上升，电机1、2的转速下 降。由于飞机后部的升力大于飞机前部，飞机 的姿态会向前倾斜。倾斜时的侧面平视如图， 这时螺旋桨产生的升力除了在竖直方向上抵消 飞机重力外，还在水平方向上有一个分力，这 个分力就让飞机有了水平方向上的加速度，飞 机也因而能向前飞行。从而实现飞行器的俯仰 运动。
无人机飞行原理
左右控制
当M2、M3电机加速，M1、M4电机减速时， 飞机向右倾斜，从而向右飞行。 同理可得：当M1、M4电机加速，M2、M3电 机减速时，飞机向左倾斜，从而向左飞行；
无人机飞行原理
偏航运动，即旋转控制
当无人机各个电机转速相同，飞机的反扭矩被 抵消，不会发生转动。 但是当要飞机原地旋转时，我们就可以利用这 种反扭矩，M2、M4两个顺时针旋转的电机转 速增加，M1、M3号两个逆时针旋转的电机转 速降低，由于反扭矩影响，飞机就会产生逆时 针方向的旋转。。
无人机结构
飞行控制系统一般主要由主控单元、IMU（惯性测量单元）、GPS指南针模块、LED指示灯模块等部件组成
主控单元
飞行控制系统的核心，通过它将 IMU、GPS指南针、舵机和遥控接 收机等设备接入飞行控制系统从而 实现飞行器自主飞行功能。
惯性测量单元（IMU）
无人机飞控技术最详细解读
无人机飞控技术最详细解读以前，搞无人机的十个人有八个是航空、气动、机械出身，更多考虑的是如何让飞机稳定飞起来、飞得更快、飞得更高。
如今，随着芯片、人工智能、大数据技术的发展，无人机开始了智能化、终端化、集群化的趋势，大批自动化、机械电子、信息工程、微电子的专业人才投入到了无人机研发大潮中，几年的时间让无人机从远离人们视野的军事应用飞入了寻常百姓家、让门外汉可以短暂的学习也能稳定可靠的飞行娱乐。
不可否认，飞控技术的发展是这十年无人机变化的最大推手。
无人机飞控是什么？飞行控制系统（Flight control system）简称飞控，可以看作飞行器的大脑。
多轴飞行器的飞行、悬停，姿态变化等等都是由多种传感器将飞行器本身的姿态数据传回飞控，再由飞控通过运算和判断下达指令，由执行机构完成动作和飞行姿态调整。
控可以理解成无人机的CPU系统，是无人机的核心部件，其功能主要是发送各种指令，并且处理各部件传回的数据。
类似于人体的大脑，对身体各个部位发送指令，并且接收各部件传回的信息，运算后发出新的指令。
例如，大脑指挥手去拿一杯水，手触碰到杯壁后，因为水太烫而缩回，并且将此信息传回给大脑，大脑会根据实际情况重新发送新的指令。
无人机的飞行原理及控制方法（以四旋翼无人机为例）四旋翼无人机一般是由检测模块，控制模块，执行模块以及供电模块组成。
检测模块实现对当前姿态进行量测；执行模块则是对当前姿态进行解算，优化控制，并对执行模块产生相对应的控制量；供电模块对整个系统进行供电。
悟四旋翼无人机机身是由对称的十字形刚体结构构成，材料多采用质量轻、强度高的碳素纤维；在十字形结构的四个端点分别安装一个由两片桨叶组成的旋翼为飞行器提供飞行动力，每个旋翼均安装在一个电机转子上，通过控制电机的转动状态控制每个旋翼的转速，来提供不同的升力以实现各种姿态；每个电机均又与电机驱动部件、中央控制单元相连接，通过中央控制单元提供的控制信号来调节转速大小；IMU惯性测量单元为中央控制单元提供姿态解算的数据，机身上的检测模块为无人机提供了解自身位姿情况最直接的数据，为四旋翼无人机最终实现复杂环境下的自主飞行提供了保障。
第2章无人机组成及飞行原理
固定翼无人机的结构组成
5、动力装置
目前民用领域主要适用往复式活塞发动机和无刷电动机。无刷电动机多用于多旋翼。 往复式活塞发动机是一种内燃机，由气缸、活塞、连杆、曲轴、机匣和汽化器等组
成。它的工作原理是燃料与空气的混合气在气缸内爆燃，产生的高温高压气体对活塞做 功，推动活塞运动，并通过连杆带动曲轴转动，将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋 转运动。曲轴的转动带动螺旋桨旋转，驱动无人机飞行。整个工作过程包括吸气、压缩、 做功和排气四个环节，不断循环往复地进行，使发动机连续运转。
标称空载KV值 电机KV值定义为“转速/伏特”，意思为输入电压增加1V，无刷电机空转转速增加的
转速值。例如，1000kv电机，外加1v电压，电机空转时每分钟转1000转，外加2v电压， 电机空转就2000转了。单从KV值，不可以评价电机的好坏，因为不同KV值有不同的适 用不同尺寸的浆绕线匝数多的，KV值低，最高输出电流小，但扭力大，上大尺寸的浆； 绕线匝数少的，KV值高，最高输出电流大，但扭力小，上小尺寸的浆。
固定翼无人机的结构组成
3、尾翼
尾翼是用来配平、稳定和操作固定翼无人机飞行的部件，通常包括垂直尾翼（垂尾）和 水平尾翼（平尾）两部分。
水平尾翼由水平安定面和升降舵组成，通常情况下水平安定面是固定的，升降舵是可动的。 垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。方向舵用于控制飞机的横向运动，升降 舵用于控制飞机的纵向运动。 尾翼的形状也是多种多样的，选择尾翼形状，首先要考虑的是能获得最大效能的空气动力， 并在保证强度的前提下，尽量使结构简单、质量轻。
多旋翼无人机的构成
5、动力电源—电池
电池是将化学能转化成电能的装置。在整个飞行系统中，电池作为能源储备，为整个 动力系统和其他电子设备提供电力来源。目前在多旋翼飞行器上，一般采用普通锂电池 或者智能锂电池等。
无人机系列之飞控算法
⽆⼈机系列之飞控算法⼀.⽆⼈机的分类按飞⾏平台构型分类：⽆⼈机可分为固定翼⽆⼈机，旋翼⽆⼈机，⽆⼈飞艇，伞翼⽆⼈机，扑翼⽆⼈机等.图1 ⽆⼈机平台构型多轴飞⾏器multirotor是⼀种具有三个以上旋翼轴的特殊的直升机。
旋翼的总距固定⽽不像⼀般直升机那样可变。
通过改变不同旋翼相对转速可以改变单轴推进⼒的⼤⼩，从⽽控制飞⾏器的运⾏轨迹.图2 多轴飞⾏器图3 各类变模态平台⼆.⽆⼈机的系统架构图4 ⽆⼈机系统架构三.飞控系统简介导航飞控系统之导航⼦系统功能：向⽆⼈机提供位置，速度，飞⾏姿态，引导⽆⼈机沿指定航线安全，准时，准确的飞⾏。
获得必要的导航要素：⾼度，速度，姿态，航向给出定位信息：经度，纬度，相对位移引导飞机沿规定计划飞⾏接收控制站的命令并执⾏配合其它系统完成各种任务1.飞控系统功能:导航飞控之飞控⼦系统功能：完成起飞，空中飞⾏，执⾏任务，返航等整个飞⾏过程的核习系统，对⽆⼈机实现全权控制与管理，是⽆⼈机的⼤脑。
⽆⼈机姿态稳定与控制与导航⼦系统协调完成航迹控制起飞与返航控制⽆⼈机飞⾏管理⽆⼈机任务管理与控制应急控制2.飞控系统--传感器:飞控系统常⽤的传感器包括：⾓速率传感器陀螺仪图5 陀螺仪加速度传感器图5 加速计⽓压计和超声波图5 声纳与⽓压⼆合⼀ GPS图6 GPS⽰意图光流从⼆维图像序列中检测物体运动、提取运动参数并且分析物体运动的相关规律光流是空间运动物体在观测成像平⾯上的像素运动的“瞬时速度”⽤于飞⾏器的动态定位和辅助惯性导航Lucas Kanade算法这个算法是最常见，最流⾏的。
它计算两帧在时间t到t + δt之间每个像素点位置的移动图7 光流算法⽰意图 地磁传感器图8 磁⼒计四.飞控系统的关键算法1.关键算法流程框图图9 关键算法流程框图2.姿态解算（1）init函数初始化，建⽴3x3矩阵R。
（2）磁⼒计修正，得到误差corr：先计算得到误差⾓度mag_er，再⽤_wrap_pi函数做约束，再计算corr值，相当于机体坐标系绕地理坐标系N轴（Z轴）转动arctan（mag_earth(1), mag_earth(0)）度。
无人机发烧友 1.18.穿越机的飞控
教案17
一、穿越机的飞控
飞控，全称为飞行控制器。
是穿越机完成起飞、空中飞行、执行任务和返程等整个飞行过程的核心系统，能够自主采集导航传感器数据，自主完成数据融合、系统逻辑处理、飞行控制解算以及在线故障容错处理，从而控制穿越机自主或半自主飞行，相当于穿越机的大脑。
然后我们根据飞控在工作时的工作原理，我们把飞控系统分为数据采集、数据处理、执行机构三部分来理解它的工作原理。
传感器为飞机飞行提供各种数据信息。
机载计算机负责整个穿越机姿态的运算和判断，为飞机任务系统提供高性能的计算机硬件资源和丰富的通信接口。
伺服作动设备的作用是根据飞控计算机的指令，按规定的静态和动态要求，通过对穿越机各控制舵面和电机的控制，实现对穿越机的飞行控制。
二、穿越机的常用飞控
穿越机上的飞控，最常用的就是F系列飞控了。
它是根据在飞控上搭载的MCU 的型号进行命名的，如F1,F3,F4和F7。
目前F1和F3飞控由于硬件过于落后，基本不被使用了，常用有F4，相比F7来说更便宜，而且对于固件的适配性更高，网络相关资料也更多。
无人机飞行控制手册
无人机飞行控制手册一、引言无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）是一种能够通过无线电遥控或者自主飞行的飞行器。
为了确保无人机能够安全稳定地飞行，控制手册的编写成为必要的工作。
本手册将详细介绍无人机的飞行控制原理、操作技巧以及应急处理策略，以便飞行员能够准确了解和掌握无人机的飞行控制方法。
二、飞行控制原理1. 无人机的构造与组成无人机主要由机体、电池、电机、飞控系统以及遥控器等组成。
机体是无人机的支撑结构，电池为无人机提供动力，电机驱动无人机的旋翼进行飞行，飞控系统负责控制无人机的飞行姿态，遥控器用于操作无人机。
2. 飞行控制方式（1）手动模式：飞行员通过遥控器手动控制无人机的姿态和飞行动作。
（2）自动模式：无人机通过预设的任务航线或者GPS定位系统自主飞行。
3. 飞行控制参数无人机的飞行控制参数包括航向（Heading）、俯仰（Pitch）、滚转（Roll）等，飞行员需要熟悉这些参数的含义并且合理控制它们，以确保无人机飞行的稳定和安全。
三、飞行操作技巧1. 起飞与降落（1）起飞前的准备：检查无人机、遥控器和电池的状态，确保无人机处于良好工作状态。
（2）起飞操作：缓慢推动油门杆，控制无人机平稳上升。
（3）降落操作：将油门杆缓慢下拉，逐渐降低无人机的高度，直至安全着陆。
2. 姿态控制（1）俯仰控制：通过操作遥控器的前后杆，控制无人机的俯仰角，实现无人机的上升和下降。
（2）滚转控制：通过操作遥控器的左右杆，控制无人机的滚转角，实现无人机的左右飞行。
（3）航向控制：通过操作遥控器的方向舵杆，控制无人机的航向，实现无人机的转弯和定向飞行。
3. 飞行模式切换无人机通常具备手动模式、自动模式和定点悬停模式等不同的飞行模式。
飞行员需要根据具体的飞行任务选择合适的模式，并且在飞行过程中可以根据需要进行切换。
四、应急处理策略1. 飞行异常情况处理（1）飞行器失控：切换到手动模式，通过遥控器操作控制无人机的姿态，尽量恢复飞行器的稳定。
无人机飞控系统的原理、组成及作用详解
无人机飞控系统的原理、组成及作用详解
无人机已经广泛应用于警力、城市管理、农业、地质、气象、电力等领域，无人机的飞控系统、云台、图像传输系统都是关键部分。
无人机飞控系统作为其大脑具体的作用是什么？由哪些部分组成？在设计时应该注意哪些问题？
无人机飞控的作用无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态，并能
控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，是无人机的大脑，也是区别于航模的最主要标志，简称飞控。
固定翼无人机飞行的控制通常包括方向、副翼、升降、油门、襟翼等控制舵面，通过舵机改变飞机的翼面，产生相应的扭矩，控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。
不过随着智能化的发展，无人机已经涌现出四轴、六轴、单轴、矢量控制等多种形式。
传统直升机形式的无人机通过控制直升机的倾斜盘、油门、尾舵等，控制飞
机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。
多轴形式的无人机一般通过控制各轴桨叶的转速来控制无人机的姿态，以实现转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。
飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪对无人机进行控制，具体来说，要对四轴飞行状态进行快速调整，如发现右边力量大，向左倾斜，那么就减弱右边电流输出，电机变慢、升力变小，自然就不再向左倾斜。
如果没有飞控系统，四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致等原因形成飞行力量不平衡，后果就是左右、上下地胡乱翻滚，根本无法飞行。
无人机飞控的工作过程飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接
收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据，经计算处理，输出控制指令给执行机构，实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任。
无人机的结构、飞行原理、系统组成、组装与调试
无人机的结构、飞行原理、系统组成、组装与调试目录第一章初步认识无人机的基本构成第二章无人机的飞行原理第三章飞行操作：模拟—电动—油动第四章无人机的发动机第五章无人机的系统组成第六章无人机的组装第七章无人机的调试第一章初步认识无人机的基本构成无人机最早出现于第二次世界大战时，直至近几年有厂商逐步把军用无人机技术转移至电子消费品的生产之上，制成定价较平、操作较易的无人机，始令无人机在消费者市场大热起来。
今次Lock Sir便为大家讲解无人机的运作结构及飞行原理。
一般来说，无人机有飞行器机架、飞行控制系统、推进系统、遥控器、遥控信号接收器和云台相机等6大构成部分。
1. 飞行器机架飞行器机架（Flying Platform）的大小，取决于桨翼的尺寸及电机（马达/马达）的体积：桨翼愈长，马达愈大，机架大小便会随之而增加。
机架一般采用轻物料制造为主，以减轻无人机的负载量（Payload）。
2. 飞行控制系统飞行控制系统（Flight Control System）简称飞控，一般会内置控制器、陀螺仪、加速度计和气压计等传感器。
无人机便是依靠这些传感器来稳定机体，再配合GPS 及气压计数据，便可把无人机锁定在指定的位置及高度。
3. 推进系统无人机的推动系统（Propulsion System）主要由桨翼和马达所组成。
当桨翼旋转时，便可以产生反作用力来带动机体飞行。
系统内设有电调控制器（Electronic Speed Control），用于调节马达的转速。
4. 遥控器这是指Remote Controller或Ground Station，让航拍玩家透过远程控制技术来操控无人机的飞行动作。
5. 遥控信号接收器主要作用是让飞行器接收由遥控器发出的遥控指令信号。
4轴无人机起码要有4条频道来传送信号，以便分别控制前后左右4组旋轴和马达。
6. 云台相机目前无人机所用的航拍相机，除无人机厂商预设于飞行器上的相机外，有部分机型容许用户自行装配第三方相机，例如GoPro Hero 4运动相机或Canon EOS 5D系列单眼相机，惟近年亦有厂商提倡采用M4 /3无反单眼（如：Panasonic LUMIX GH4）作航拍用途。
无人机技术-飞控原理
二、飞控的类型
3.均衡式反馈自动驾驶仪
动态过程 硬反馈
稳态过程 软反馈
三、飞控的工作原理
三、飞控的工作原理 闭环系统
三、飞控的工作原理 舵回路
Thank You
位置反馈：硬反馈
结构简单，应用广，在干扰作用下有静态误差
二、飞控的类型
2.积分式自动驾驶仪
使舵的偏转角速度与俯仰角的偏差成正比； 系统工作在稳定状态时，舵偏角与俯仰角偏离值的
积分成比ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 速度反馈（软反馈）式自动驾驶仪
二、飞控的类型
2.积分式自动驾驶仪 （1）可消除静态误差 （2）当受到垂风干扰时仅有姿态误差，无高度误差 （3）受到常值力矩干扰时无高度误差
飞控系统
二、飞控的类型
飞控最常用的分类是按控制律（调节规律）来区分的。
控制律：指自动驾驶仪输出的舵偏角与信号的静动态
函数关系。
比例式
积分式
均衡式反馈 （比例+积分）
二、飞控的类型
1.比例式自动驾驶仪
二、飞控的类型
1.比例式自动驾驶仪
（1）当自动驾驶仪保持高度时，收到垂风干扰时，仅 有姿态误差，没有高度误差 （2）受到常值力矩干扰时会有高度误差 （3）在速度输入时有稳态误差
无人机飞行控制的基本原理
无人机飞行控制的基本原理一、引言随着科技的不断发展，无人机已经成为了现代航空领域的一个重要组成部分。
无人机的出现，使得人们可以更加方便地进行各种各样的航空活动。
然而，无人机在飞行过程中需要进行精确的控制，才能够完成各种任务。
因此，无人机飞行控制的基本原理是非常重要的。
二、无人机飞行控制系统1. 控制系统概述无人机飞行控制系统是指通过电子设备对无人机进行控制和调节，以达到预定目标和保证安全飞行的一系列技术手段。
它主要由传感器、执行器和计算机三部分组成。
2. 传感器传感器是指用于测量环境和飞行状态参数的设备。
例如：气压计、陀螺仪、加速度计、磁力计等。
3. 执行器执行器是指用于改变飞行状态的设备。
例如：电动调节面、电动发动机等。
4. 计算机计算机是指用于处理和分析传感器数据，并通过执行器来实现对无人机姿态和位置等参数进行控制和调节。
三、无人机姿态稳定控制1. 姿态控制概述姿态控制是指通过调节无人机的姿态角度，使其保持稳定飞行的一种技术手段。
它主要包括滚转、俯仰和偏航三个方向。
2. 控制方法(1)PID控制PID控制是一种基于误差反馈的控制方法。
它通过比较期望值与实际值之间的误差，来调节无人机的姿态角度。
(2)模型预测控制模型预测控制是一种基于数学模型的控制方法。
它通过对未来状态进行预测，来调节无人机的姿态角度。
四、无人机飞行路径规划1. 路径规划概述路径规划是指在给定环境下，寻找一条最优路径以完成特定任务的一种技术手段。
它主要包括全局路径规划和局部路径规划两个方面。
2. 控制方法(1)A*算法A*算法是一种用于解决图形搜索问题的启发式搜索算法。
它通过评估每个节点到目标节点之间的距离，来寻找最短路径。
(2)Dijkstra算法Dijkstra算法是一种用于解决最短路径问题的贪心算法。
它通过计算每个节点到起点的距离，来寻找最短路径。
五、无人机避障控制1. 避障控制概述避障控制是指在无人机飞行过程中，通过检测环境中的障碍物，并对其进行分析和处理，以避免与障碍物发生碰撞的一种技术手段。
四轴无人机飞行原理简单
四轴无人机飞行原理简单四轴无人机，作为一种受欢迎的航空器，其飞行原理相对简单且容易理解。
本文将从硬件和软件两个方面介绍四轴无人机的飞行原理。
硬件结构四轴无人机通常由飞行控制器、电机、螺旋桨、电调和电池组成。
飞行控制器是四轴无人机的大脑，负责控制飞行姿态，如俯仰、横滚和偏航。
电机通过电调控制旋转速度，驱动螺旋桨旋转，产生升力，从而使无人机飞行。
作用四个电机的工作方式是关键。
当两个对角电机以相反方向旋转，会使四轴无人机产生俯仰运动，即向前或向后倾斜。
同理，当另外两个对角电机以相反方向旋转，会使四轴无人机产生横滚运动，即向左或向右倾斜。
四个电机同时加速或减速，可以实现无人机上升、下降、旋转等动作。
软件控制软件控制通常使用PID控制器。
PID控制器能够调整电机的输出，使四轴无人机维持所需的飞行姿态。
即时的传感器反馈，如加速度计、陀螺仪和罗盘，帮助控制器精确计算和调整每个电机的速度，使无人机保持平衡飞行。
编程四轴无人机的飞行控制器常常由嵌入式软件编程实现。
飞行控制器的软件编程包括控制算法的实现、传感器数据的处理、用户输入的响应等，保证四轴无人机稳定、安全地飞行。
结论通过硬件的结构和软件的控制，四轴无人机能够实现各种飞行动作。
理解四轴无人机的飞行原理，能够让人们更好地掌握飞行技巧，同时也为进一步学习和研究提供基础。
四轴无人机的简单飞行原理背后涉及着复杂的技术，希望本文能帮助读者对四轴无人机飞行原理有个初步的了解。
愿未来的技术发展能让四轴无人机更加智能、安全，为人们的生活带来更多便利和乐趣。
以上是本文对四轴无人机飞行原理的简要介绍，希望能引起读者对该领域的兴趣和思考。
四旋翼无人机飞行器基本知识（四旋翼无人机结构和原理四轴飞行diy全套入门教程）
四旋翼无人机飞行器基本知识（四旋翼无人机结构和原理四轴飞行diy全套入门教程）1.结构形式旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。
结构形式如图 1.1所示。
.工作原理四旋翼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。
四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，但只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。
四旋翼飞行器的电机 1和电机 3逆时针旋转的同时，电机 2和电机4顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。
在上图中，电机 1和电机 3作逆时针旋转，电机 2和电机 4作顺时针旋转，规定沿x轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。
（1）垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿 z轴的垂直运动。
当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。
（2）俯仰运动：在图（b）中，电机 1的转速上升，电机 3 的转速下降（改变量大小应相等），电机2、电机4 的转速保持不变。
由于旋翼1 的升力上升，旋翼3 的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕 y轴旋转，同理，当电机1 的转速下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。
（3）滚转运动：与图b 的原理相同，在图c 中，改变电机2和电机 4的转速，保持电机1和电机 3 的转速不变，则可使机身绕 x 轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。
（4）偏航运动：旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。
无人机飞控基本原理及构成 教程(课堂PPT)
气压计
根据大气压强检测检测当前高度的装置。
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磁力计（电子罗盘）
磁力计（Magnetic 、M-Sensor）也叫 地磁、磁感器，可 用于测试磁场强度 和方向，定位设备 的方位，磁力计的 原理跟指南针原理 类似，可以测量出 当前设备与东南西 北四个方向上的夹 角。
11
卫星定位系统
GPS（美国） 伽利略（欧洲）
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姿态
描述一个刚体坐标系和参考坐标系之间的角度位置关系。 也就是pitch（俯仰）、YAW（航向）、ROLL（横滚）。
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算法
也就是姿态转换方法，控 制器 如何采集姿态传感器数据， 并对其进行融合，根据融合 的数据判断自身的运动状态。
22
PID 控制
飞控解码出姿态传感器的数据之后，随即将两者进 行融合的结果对姿态进行相应的调整，通过信号对电 调进行控制，这种控制方式就叫做PID控制。 P(比例) I（积分） D（微分）
像飞控一样去 思考
1
常见的无人机飞控传感器
陀螺仪
电子罗盘
GPS 气压计
加速度计
2
陀螺仪（角速度计）
基于角动量守恒的理论 ，用高速回转体的动量矩敏 感壳体相对惯性空间绕正交 于自转轴的一个或二个轴的 角运动检测装置。
3
传统机械陀螺仪示意
4
陀螺仪种类
机械陀螺仪
光纤陀螺仪
MEMS陀螺仪
5
陀螺仪常见的使用领域
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滤波算法
卡尔曼滤波（Kalman filtering）一 种利用线性系统状态方程，通过系统 输入输出观测数据，对系统状态进行 最优估计的算法。
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13
卫星定位系统基本原理
14
第一讲 无人机系统原理和系统组成
• 在上图中，电机 1和电机 3作逆时针旋转，电机 2和电机 4作顺时针旋转，规定沿 x轴正方向 运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转 速下降。
课程内容： （1）无人机的系统定义
（2）无人机的系统组成和基本原理
• 无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为 “UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程 序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度 定义可以分为：无人固定翼机、无人垂直起 降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼 飞行器、无人伞翼机等。
• 多旋翼和固定翼无人机各自有哪些优缺点： • 在操控性方面，多旋翼的操控是最简单的。它不需要跑道便可以垂直起降，起飞后可在空中悬
停。它的操控原理简单，操控器四个遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下和偏航方向的运 动。在自动驾驶仪方面，多旋翼自驾仪控制方法简单，控制器参数调节也很简单。相对而言， 学习固定翼和直升机的飞行不是简单的事情。固定翼飞行场地要求开阔，而直升机飞行过程中 会产生通道间耦合，自驾仪控制器设计困难，控制器调节也很困难。 • 在可靠性方面，多旋翼也是表现最出色的。若仅考虑机械的可靠性，多旋翼没有活动部件，它 的可靠性基本上取决于无刷电机的可靠性，因此可靠性较高。相比较而言，固定翼和直升机有 活动的机械连接部件，飞行过程中会产生磨损，导致可靠性下降。而且多旋翼能够悬停，飞行 范围受控，相对固定翼更安全。 • 在勤务性方面，多旋翼的勤务性是最高的。因其结构简单，若电机、电子调速器、电池、桨和 机架损坏，很容易替换。而固定翼和直升机零件比较多，安装也需要技巧，相对比较麻烦。 • 在续航性能方面，多旋翼的表现明显弱于其他两款，其能量转换效率低下。 • 在承载性能方面，多旋翼也是二者中最差的。
无人机结构与系统教学课件第一章无人机结构与飞行原理
第一章
多旋翼无人机的结
构及飞行原理
3.电子调速器(ESC)
（1）电调的作用
1)电机调速
2)变压供电
3)电源转化
4)其他功能：如电池保护、启动保护、刹车等。
（3）常用电调
（2）电调的参数
1)最大持续/峰值电流：是无刷电调最重要的参数，通常以安培
数A来表示，如10A、20A、30A（如图1-7所示）
2)电压范围：电调能够正常工作所允许输入的电压范围也是非
3块锂电池串联，其总电压为3.7×3=11.1 V，容量仍为2200 mAh，如图1-8 a）
电池串联可以获得更大的电压，但电池
容量保持不变；电池并联可以得到更大容量，
但电压不变。通过电池合理的串并联组合，
可以获得无人机飞行所需要的电压和容量。
通常用字母“S”表示电池串联，用字母“P”
表示电池并联，如图1-9所示。
a)遥控器
图 1-10 遥控系统
常用的遥控系统有单通道、两通道直至十通道，具体使用几通道，由无人机的种类及用途而定。较为简单的单通道、两通道的
遥控系统，一般用来控制练习机、滑翔机。遥控特技固定翼无人机则最少需四个通道，分别控制水平舵、方向舵、副翼及油门。
较为完善的特技固定翼无人机还需控制襟翼、收起落架等，至少需要六个通道。四旋翼无人机遥控系统最少需要四通道。
另一边机翼延伸到末端穿出来的轴线。无人机沿着横轴的水平运
动称为左右运动，围绕横轴的运动称为俯仰运动。
（3）立轴（oy） 由上往下通过无人机重心，并与纵轴（ox）
和横轴（oz）相互垂直的轴线。无人机沿着立轴的水平运动称为
升降运动，围绕立轴的运动称为偏航运动。
图1-1 机体坐标轴
飞控，最全面的无人机飞控讲解，带你了解导航飞控系统的功能
飞控，最全⾯的⽆⼈机飞控讲解，带你了解导航飞控系统的功能导航飞控系统定义：导航飞控系统是⽆⼈机的关键核⼼系统之⼀。
它在部分情况下，按具体功能⼜可划分为导航⼦系统和飞控⼦系统两部分。
导航⼦系统的功能是向⽆⼈机提供相对于所选定的参考坐标系的位置、速度、飞⾏姿态、引导⽆⼈机沿指定航线安全、准时、准确地飞⾏。
完善的⽆⼈机导航⼦系统具有以下功能：（1）获得必要的导航要素，包括⾼度、速度、姿态、航向；（2）给出满⾜精度要求的定位信息，包括经度、纬度；（3）引导飞机按规定计划飞⾏；（4）接收预定任务航线计划的装定，并对任务航线的执⾏进⾏动态管理；（5）接收控制站的导航模式控制指令并执⾏，具有指令导航模式与预定航线飞⾏模式相互切换的功能；（6）具有接收并融合⽆⼈机其他设备的辅助导航定位信息的能⼒；（7）配合其他系统完成各种任务飞控⼦系统是⽆⼈机完成起飞、空中飞⾏、执⾏任务、返⼚回收等整个飞⾏过程的核⼼系统，对⽆⼈机实现全权控制与管理，因此飞控⼦系统之于⽆⼈机相当于驾驶员之于有⼈机，是⽆⼈机执⾏任务的关键。
飞控⼦系统主要具有如下功能：（1）⽆⼈机姿态稳定与控制；（2）与导航⼦系统协调完成航迹控制；（3）⽆⼈机起飞（发射）与着陆（回收）控制；（4）⽆⼈机飞⾏管理；（5）⽆⼈机任务设备管理与控制；（6）应急控制；（7）信息收集与传递。
以上所列的功能中第1、4和6项是所有⽆⼈机飞⾏控制系统所必须具备的功能，⽽其他项则不是每⼀种飞⾏控制系统都具备的，也不是每⼀种⽆⼈机都需要的，根据具体⽆⼈机的种类和型号可进⾏选择、裁剪和组合。
传感器⽆⼈机导航飞控系统常⽤的传感器包括⾓速度率传感器、姿态传感器、位置传感器、迎⾓侧滑传感器、加速度传感器、⾼度传感器及空速传感器等，这些传感器构成⽆⼈机导航飞控系统设计的基础。
1.⾓速度传感器⾓速度传感器是飞⾏控制系统的基本传感器之⼀，⽤于感受⽆⼈机绕机体轴的转动⾓速率，以构成⾓速度反馈，改善系统的阻尼特性、提⾼稳定性。
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格洛纳斯（俄罗斯） 北斗（中国）
GPS
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。 GPS起始于1958年美国军方的一个 项目，1964年投入使用。20世纪70 年代，美国陆海空三军联合研制了 新一代卫星定位系统GPS 。主要目 的是为陆海空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用 于情报搜集、核爆监测和应急通讯 等一些军事目的，经过20余年的研 究实验，耗资300亿美元，到1994年 ，全球覆盖率高达98%的24颗GPS 卫星星座己布设完成。
滤波算法
卡尔曼滤波（Kalman filtering）一 种利用线性系统状态方程，通过系统 输入输出观测数据，对系统状态进行 最优估计的算法。
卫星定位系统基本原理
GPS三大要素
位置
速度
高度
RTK（载波相位差分技术）
实时处理两个 测量站载波相位 观测量的差分方 法，将基准站采 集的载波相位发 给用户接收机， 进行求差解算坐 标。
RTK示意
超声波传感器
光流传感器
MEMS系统
微机电系统（MEMS, Micro-ElectroMechanical System），也叫做微电子机械 系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米 乃至更小的高科技装置。
像飞控一样去 思考
常见的无人机飞控传感器
陀螺仪
电子罗盘
GPS 气压计
加速度计
陀螺仪（角速度计）
基于角动量守恒的理论， 用高速回转体的动量矩敏感 壳体相对惯性空间绕正交于 自转轴的一个或二个轴的角 运动检测装置。
传统机械陀螺仪示意
陀螺仪种类
机械陀螺仪
光纤陀螺仪
MEMS陀螺仪
陀螺仪常见的使用领域
姿态
描述一个刚体坐标系和参考坐标系之间的角度位置关系。 也就是pitch（俯仰）、YAW（航向）、ROLL（横滚）。
算法
也就是姿态转换方法，控 制器 如何采集姿态传感器数据， 并对其进行融合，根据融合 的数据判断自身的运动状态。
PID 控制
飞控解码出姿态传感器的数据之后，随即将两者进 行融合的结果对姿态进行相应的调整，通过信号对电 调进行控制，这种控制方式就叫做PID控制。 P(比例) I（积分） D（微分）
气压计
根据大气压强检测检测当前高度的装置。
磁力计（电子罗盘）
磁力计（Magnetic 、M-Sensor）也叫 地磁、磁感器，可 用于测试磁场强度 和方向，定位设备 的方位，磁力计的 原理跟指南针原理 类似，可以测量出 当前设备与东南西 北四个方向上的夹 角。
卫星定位系统
GPS某米”运动手环
火箭/导弹
加速度计
加速度传感器是一种 能够测量加速度的传感器 传感器在加速过程中，通 过对质量块所受惯性力的 测量，利用牛顿第二定律 获得加速度值。
加速度计基本原理
惯性测量单元（IMU）
惯性测量单元是测量物体三 轴姿态角(或角速率)以及加速度 的装置。一般的，一个IMU包 含了三个单轴的加速度计和三 个单轴的陀螺，加速度计检测 物体在载体坐标系统独立三轴 的加速度信号，而陀螺检测载 体相对于导航坐标系的角速度 信号，测量物体在三维空间中 的角速度和加速度，并以此解 算出物体的姿态。