四旋翼飛行器是一種能夠垂直起降的多旋翼飛行器,它非常適合近地偵察、監(jiān)視、航拍、農(nóng)業(yè)播撒任務(wù)。國外某些科技公司，如亞馬遜，正在開發(fā)研究利用多旋翼飛行器進行快遞投送等自動化的物流業(yè)務(wù)，可見其具有廣泛的軍事和民事應(yīng)用前景。但是四旋翼飛行器控制難度較大,難點在于飛行器具有欠驅(qū)動、多變量、非線性等比較復雜的特性。因此四旋翼飛行器的建模與控制也成了控制領(lǐng)域的熱點和難點。四旋翼飛行器有各種的運行狀態(tài),比如:爬升、下降、懸停、滾轉(zhuǎn)運動、俯仰運動、偏航運動等。本文采用牛頓-歐拉模型來描述四旋翼飛行器的飛行姿態(tài)。本文限于作者能力未對四旋翼飛行器的機架結(jié)構(gòu)和動力學特性做詳盡的分析和研究,而是一定程度上簡化了四旋翼飛行器的數(shù)學模型，在一定姿態(tài)角度內(nèi)近似將其看作線性系統(tǒng)，以方便使用 PID 控制算法對飛行器在空中的三個歐拉角進行控制。本文提出了四旋翼飛行器的系統(tǒng)設(shè)計方案,設(shè)計了四旋翼飛行器的機械結(jié)構(gòu),對其進行了模塊化設(shè)計,按照功能分別設(shè)計了姿態(tài)檢測單元、姿態(tài)控制單元和執(zhí)行單元三個模塊。參考國際上四旋翼開源項目,基于 AVR8 位單片機 Atmega328p、MPU6050IMU 模塊進行了硬件選型、電路設(shè)計與制作、軟件代碼的編寫及調(diào)試。最終實現(xiàn)較好的控制結(jié)果。