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(jìn)行快遞投送等自動(dòng)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(diǎn)在于飛行器具有欠驅(qū)動(dòng)、多變量、非線性等比較復(fù)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(diǎn)和難點(diǎn)。四旋翼飛行器有各種的運(yùn)行狀態(tài),比如:爬升、下降、懸停、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)、偏航運(yùn)動(dòng)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(jī)架結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)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(xué)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(gè)歐拉角進(jìn)行控制。本文提出了四旋翼飛行器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)了四旋翼飛行器的機(jī)械結(jié)構(gòu),對其進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì),按照功能分別設(shè)計(jì)了姿態(tài)檢測單元、姿態(tài)控制單元和執(zhí)行單元三個(gè)模塊。參考國際上四旋翼開源項(xiàng)目,基于 AVR8 位單片機(jī) Atmega328p、MPU6050IMU 模塊進(jìn)行了硬件選型、電路設(shè)計(jì)與制作、軟件代碼的編寫及調(diào)試。最終實(shí)現(xiàn)較好的控制結(jié)果。