四旋翼飞行器
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垂直运动 俯仰运动 滚转运动 偏航运动 前后运动和侧向运动
2020/4/9
5
➢ 垂直运动：
在图（a）中，因有两对电机转向相反，可以平衡 其对机身的反扭矩，当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
另外，每个无刷电机都会标准多少
kv值，这个kv是外加1v电压对应的每分
钟空转转速，例如：1000kv电机，外加
1v电压，电机空转时每分钟转100加2v电
压，电机空转就2000转了。
一般来说，做普通的四轴飞行器用的
电机可以采用2212系列、KV930~1000的
无刷电机，一般品牌可选朗宇、新西达等等。
四旋翼飞行器的组成：
•电机
•电调
•螺旋桨
•飞控板
•锂电池
•遥控器（六通控制）
•个四轴机架
•基本线路连接
2
2Leabharlann Baidu
四旋翼飞行器的结构形式：
四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力 源，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，旋翼 1和旋翼 3逆时针旋转，旋翼 2和旋翼 4 顺时针旋转，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。四旋 翼飞行器的结构形式如图所示：
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。保证
四个旋翼转速同步增加或
减小是垂直运动的关键。
2020/4/9
6
➢ 俯仰运动：
在图（b）中，电机 1的转速上升，电机 3 转速 下降，电机 2、电机 4 的转速保持不变。为了不因为 旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉 力改变，旋翼1与旋翼 3转速改变量的大小应相等。 由于旋翼1 的升 力上升，旋翼 3 的升力下降，
2020/4/9
12
电调：
电调都会标上多少A，如20a电调就是电子调速器，常见 有好盈、中特威、新西达等品牌。电调的作用就是将飞控 板的控制信号，转变为电流的大小，以控制电机的转速， 因为电机的电流是很大的，通常每个电机同时正常工作时， 平均有3a左右的电流，如果没有电调的存在，飞控板根本 无法承受这样大的电流（另外也没驱动无刷电机的功能）。 同时电调在四轴当中还充当了电压变化器的作用，将11.1v 的电压变为5v为飞控板和遥控器供电，40a这个数字就是 电调能够提供
四旋翼飞行器制作资料 信息整理
山东农业大学
2
1
四旋翼飞行器
四旋翼飞行器的概念：
四旋翼飞行器就是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋 桨呈十字形交叉结构，相对的四旋翼具有相同的旋转方向，分两组， 两组的旋转方向不同。飞行器也通过控制这两组螺旋桨的转速与转 向产生不同的升力实现上下前后左右的六个方向飞行的航模模型。
2020/4/9
3
四旋翼飞行器的飞行原理：
四旋翼飞行器是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 姿态和位置由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升 力变化，这样会导致其动力部稳定，所以需要一种 能够长期保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种 六自由度的垂直升降机，因此非常适合静态和准静 态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力， 同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系 统。
产生的不平衡力矩使机身绕
y 轴旋转（方向如图所示），
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。也就是说
通过这实现了四轴飞行器的翻
转。 2020/4/9
7
➢ 滚转运动：
滚转运动与俯仰运动一样，同样是为了实现四 轴飞行器的翻转。只不过俯仰运动改变的是电机 1 、3的转速，保持电机2、4的转速不变，使得四 轴飞行器绕y轴进行旋转。而滚转运动则是改变电 机2、4的转速，保持电机1、3转速不变，使四轴 飞行器绕x轴进行旋转。原理如图（c）示：
与传统的直升机相比，四旋翼飞行器有下列优 势：各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋翼的旋转 方向相反，因此当电机 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，可以平衡旋翼对 机身的反扭矩。
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四旋翼飞行器在空间共有 6个自由度（分别 沿 3个坐标轴作平移和旋转动作），这 6 个自 由度的控制都可以通过调节不同电机的转速来 实现。基本运动状态分别是：
矩的作 用下绕 z轴转动，
实现飞行器的偏航运动，
转向与电机 1、电机3的
转向相 反。原理如图
（2d02）0/4/9示：
9
➢ 前后运动与侧向运动：
要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必
须在水平电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图
b的面内对飞行器施加一定的力。在图 e中，增加电机 3
转速，使拉力增大，相应减小电机 1转速， 使拉力减小，
同时保持其它两个理论，飞行器首先发生一定程度的倾
斜，从而使 旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行
器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。当然在
图 2020/4/9 b 图 c中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同
10
时也会产生沿 x、y轴的水平运动。
同理，根据四轴飞行器前后运动的工作原理，将飞行 器x、y轴上的电机的工作状态进行互换便可以实现飞行 器侧向运动，原理图如图（f）所示。
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11
电机：
电机也就是马达，可以说电机是四旋翼飞行器的基础配件之 一。电机分为有刷和无刷两种，在四轴飞行器中无刷是主流， 因为它力气大且耐用，接下来说一下电机的基本型号数据：
不管什么牌子的电机，具体都要对应4位这类数字如2212电 机什么的，其中前面2位是电机转子的直径，后面2位是电机转 子的高度。简单来说，前面2位越大，电机越肥，后面2位越大， 电机越高。 又高又大的电机，功率就更大，适合做大四轴。
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看视频请点这
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➢ 偏航运动：
四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实 现。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，且对角线上的来年 各个旋翼转动方 向相同。 反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速 同时，四个旋翼产生的反 扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不 发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭 矩会引起四 旋翼飞行器转动。在图d中，当电机 1和电机3 的转速上升，电机 2 和电机 4 的转速下降时，旋翼 1和旋 翼3对机身 的反扭矩大于旋翼2旋翼4对机身的反扭矩， 机 身便在富余反扭
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➢ 垂直运动：
在图（a）中，因有两对电机转向相反，可以平衡 其对机身的反扭矩，当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
另外，每个无刷电机都会标准多少
kv值，这个kv是外加1v电压对应的每分
钟空转转速，例如：1000kv电机，外加
1v电压，电机空转时每分钟转100加2v电
压，电机空转就2000转了。
一般来说，做普通的四轴飞行器用的
电机可以采用2212系列、KV930~1000的
无刷电机，一般品牌可选朗宇、新西达等等。
四旋翼飞行器的组成：
•电机
•电调
•螺旋桨
•飞控板
•锂电池
•遥控器（六通控制）
•个四轴机架
•基本线路连接
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2Leabharlann Baidu
四旋翼飞行器的结构形式：
四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力 源，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，旋翼 1和旋翼 3逆时针旋转，旋翼 2和旋翼 4 顺时针旋转，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。四旋 翼飞行器的结构形式如图所示：
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。保证
四个旋翼转速同步增加或
减小是垂直运动的关键。
2020/4/9
6
➢ 俯仰运动：
在图（b）中，电机 1的转速上升，电机 3 转速 下降，电机 2、电机 4 的转速保持不变。为了不因为 旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉 力改变，旋翼1与旋翼 3转速改变量的大小应相等。 由于旋翼1 的升 力上升，旋翼 3 的升力下降，
2020/4/9
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电调：
电调都会标上多少A，如20a电调就是电子调速器，常见 有好盈、中特威、新西达等品牌。电调的作用就是将飞控 板的控制信号，转变为电流的大小，以控制电机的转速， 因为电机的电流是很大的，通常每个电机同时正常工作时， 平均有3a左右的电流，如果没有电调的存在，飞控板根本 无法承受这样大的电流（另外也没驱动无刷电机的功能）。 同时电调在四轴当中还充当了电压变化器的作用，将11.1v 的电压变为5v为飞控板和遥控器供电，40a这个数字就是 电调能够提供
四旋翼飞行器制作资料 信息整理
山东农业大学
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四旋翼飞行器
四旋翼飞行器的概念：
四旋翼飞行器就是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋 桨呈十字形交叉结构，相对的四旋翼具有相同的旋转方向，分两组， 两组的旋转方向不同。飞行器也通过控制这两组螺旋桨的转速与转 向产生不同的升力实现上下前后左右的六个方向飞行的航模模型。
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四旋翼飞行器的飞行原理：
四旋翼飞行器是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 姿态和位置由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升 力变化，这样会导致其动力部稳定，所以需要一种 能够长期保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种 六自由度的垂直升降机，因此非常适合静态和准静 态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力， 同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系 统。
产生的不平衡力矩使机身绕
y 轴旋转（方向如图所示），
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。也就是说
通过这实现了四轴飞行器的翻
转。 2020/4/9
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➢ 滚转运动：
滚转运动与俯仰运动一样，同样是为了实现四 轴飞行器的翻转。只不过俯仰运动改变的是电机 1 、3的转速，保持电机2、4的转速不变，使得四 轴飞行器绕y轴进行旋转。而滚转运动则是改变电 机2、4的转速，保持电机1、3转速不变，使四轴 飞行器绕x轴进行旋转。原理如图（c）示：
与传统的直升机相比，四旋翼飞行器有下列优 势：各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋翼的旋转 方向相反，因此当电机 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，可以平衡旋翼对 机身的反扭矩。
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四旋翼飞行器在空间共有 6个自由度（分别 沿 3个坐标轴作平移和旋转动作），这 6 个自 由度的控制都可以通过调节不同电机的转速来 实现。基本运动状态分别是：
矩的作 用下绕 z轴转动，
实现飞行器的偏航运动，
转向与电机 1、电机3的
转向相 反。原理如图
（2d02）0/4/9示：
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➢ 前后运动与侧向运动：
要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必
须在水平电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图
b的面内对飞行器施加一定的力。在图 e中，增加电机 3
转速，使拉力增大，相应减小电机 1转速， 使拉力减小，
同时保持其它两个理论，飞行器首先发生一定程度的倾
斜，从而使 旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行
器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。当然在
图 2020/4/9 b 图 c中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同
10
时也会产生沿 x、y轴的水平运动。
同理，根据四轴飞行器前后运动的工作原理，将飞行 器x、y轴上的电机的工作状态进行互换便可以实现飞行 器侧向运动，原理图如图（f）所示。
2020/4/9
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电机：
电机也就是马达，可以说电机是四旋翼飞行器的基础配件之 一。电机分为有刷和无刷两种，在四轴飞行器中无刷是主流， 因为它力气大且耐用，接下来说一下电机的基本型号数据：
不管什么牌子的电机，具体都要对应4位这类数字如2212电 机什么的，其中前面2位是电机转子的直径，后面2位是电机转 子的高度。简单来说，前面2位越大，电机越肥，后面2位越大， 电机越高。 又高又大的电机，功率就更大，适合做大四轴。
2020/4/9
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8
➢ 偏航运动：
四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实 现。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，且对角线上的来年 各个旋翼转动方 向相同。 反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速 同时，四个旋翼产生的反 扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不 发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭 矩会引起四 旋翼飞行器转动。在图d中，当电机 1和电机3 的转速上升，电机 2 和电机 4 的转速下降时，旋翼 1和旋 翼3对机身 的反扭矩大于旋翼2旋翼4对机身的反扭矩， 机 身便在富余反扭