本文格式为Word版，下载可任意编辑四旋翼飞机 功能介绍:利用小型四旋翼飞机对苦难现场举行勘测，其中四旋翼上添加摄像头对现场举行勘测，从而了解现场状况 设计思路:小型四旋翼飞机座位各类传感器搭载平台，根据现场实际处境通过操纵四旋翼飞机飞行容貌，从而达成对繁杂环境的监测 四旋翼飞行器布局和原理: 1:布局形式 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，四个旋翼的布局和半径一致，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间安放飞行操纵计算机和外部设备 四旋翼飞行器一般是由四个可以独立操纵转速的外转子直流无刷电机驱动的螺旋桨供给全部动力的飞行运动装置，四个固定迎角的螺旋桨分别安装在两个十字相交的刚性碳素杆的两端对于绝大多数四旋翼飞行器来讲，飞行器的布局是关于两根碳素杆的交点对称的，并且两个相邻的螺旋桨旋转方向相反；正是由于这种独特布局，使四旋翼飞行器抵消了飞机的陀螺效应 布局如下 2.工作原理 通过调理四个电机转速来变更旋翼转速，实现升力的变化，进而操纵飞行器的容貌和位置。
四旋翼是一种欠驱动系统，是一种六自由度的垂直升降机，四个输入力，六个状态输出 垂直飞行操纵：操纵飞机的爬升，下降和悬停图中蓝色弧 线箭头方向表示螺旋桨旋转的方向，以下同当四旋翼处于水平位置时，在垂直 方向上，惯性坐标系同机体坐标系重合同时增加或减小四个旋翼的螺旋桨转速，四个旋翼产生的升力使得机体上升或下降， 从而实现爬升和下降悬停时，保持四个旋翼的螺旋桨转速相等，并且保证产生的合推力与重力相平衡，使四旋翼在某一高度处于相对静止状态，各容貌角为零垂直飞行操纵的关键是要稳定四个旋翼的螺旋桨转速使其变化一致 横滚操纵：如下图，通过增加左边旋翼螺旋桨转速，使拉力增大，相 应减小右边旋翼螺旋桨转速，使拉力减小，同时保持其它两个旋翼螺旋桨转速不变这样由于存在拉力差，机身会产生侧向倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，使机体向右运动，当2,4转速相等时，可操纵四旋翼飞行器作侧向平飞运动 俯仰操纵：在保持左右两个旋翼螺旋桨转速不变的处境下，裁减前面旋翼螺旋桨的转速，并相应增加前面旋翼螺旋桨 的转速，使得前后两个旋翼存在拉力差，从而引起机身的前后倾斜，使旋翼拉力产生与横滚操纵中水平方向正交的水平分量，使机体向前运动。
类似的，当1,3转速一致时可操纵四旋翼飞行器作纵向平飞运动 偏航操纵：四旋翼飞行器为了抑制反扭矩影响，四个旋翼螺旋桨中的两个逆时针旋转，两个顺时针旋转，对角线上两个螺旋桨上的转动方向一致反扭矩大小与旋翼螺旋桨转速有关，四个旋翼螺旋桨转速不完全一致时，不平衡的反扭矩会引起机体的转动因此可以设计四旋翼飞行器的偏航操纵，即同时提升一对同方向旋转的旋翼螺旋桨转速并且降低另一对相反方向旋转的旋翼螺旋桨转速，并保证转速增加的旋翼螺旋桨转动方向与四旋翼飞行器机身的转动方向相反 建立系统动力学模型： 1.选取坐标系：疏忽地球曲率，将地球外观假设成一个平面 （1）机身坐标系M：（Oxyz） 四旋翼飞行器重心为O点，x轴在飞机对称平面内并且平行于飞行器的纵轴线，即前后旋翼连线指向机头，指向机身左方，y轴垂直于飞机对称平面平行于左右旋翼的连线，z轴在飞机对称平面内，分别与x轴y轴垂直，并且指向机身上方 （2）地面坐标系N：（OXYZ） 研究飞行器相对于地面的飞行状态，确定机体空间位置坐标在地面上选一点O，作四旋翼 飞行器起飞位置。
先确定X 轴是在水平面内指向某一方向，Z 轴垂直于地面指向空中，Y 轴在水平面内垂直于X 轴，其指向按右手定那么确定，即保证右手4 指 由选定的X 轴向带选定的Y 轴旋转，拇指方向为已确定的Z 轴方向 机体坐标系与地面坐标系关系图 2.坐标系变换： 在飞行器飞行动力学中，我们可以通过转换绕x，y，z轴旋转到X,Y,Z轴的欧拉角 ?、?、?； 其中?：横滚角，机体坐标系相对于地面坐标系沿x轴变化的角度，规定机体向右翻转时为正； ?：俯仰角，机体坐标系相对于地面坐标系沿y轴变化的角度，规定机体头部上扬时所 形成的角度为正； ?：偏航角，机体坐标系相对于地面坐标系沿z轴变化的角度，规定机体向右偏航时形成的角度为正 坐标转换采用右手规矩，先绕z轴旋转得?，再绕x轴旋转得?，结果绕y轴旋转得?，图片中自右向左，每旋转一次，都有相应的转移矩阵，分别为： 旋转螺旋桨动力学特性 将螺旋桨的桨叶当作旋转的机翼建立的理论为螺旋桨叶素理论，模拟桨叶的绕流，叶素理论将桨叶划分为有限个微小段（或叶素段），计算每一个叶素上的气动力，结果沿径向求和得到桨叶上的总动力。
绕过每个叶素上的气流认为是二维的，因此叶素之间互不影响 作用于旋翼上的空气动力包括升力T和阻力D，升力是垂直于滚动方向的气动力，阻力是平行于滚动方向的气动力定义相应的气动力系数CT、CD，可得升力T和阻力D显含CT和CD的形式 A为叶片面积；?为空气密度；r为叶片半径；?为螺旋桨角速度；在悬浮状态下， 假设升力T和阻力D与螺旋桨的转速平方成正比，可得 四旋翼飞行器模型建立： — 6 —。