四旋翼飛行器控制演算法

A. 什麼是四旋翼

四旋翼即四旋翼直升機，是一種具有特定結構和飛行控制方式的飛行器。以下是關於四旋翼的詳細解釋：

• 結構特點：四旋翼直升機具有四個螺旋槳，這四個螺旋槳呈十字形交叉結構排列。相對的兩個螺旋槳具有相同的旋轉方向，整個螺旋槳分為兩組，且這兩組的旋轉方向是不同的。

• 飛行控制方式：與傳統的直升機不同，四旋翼直升機不能通過改變螺旋槳的傾斜角度來控制飛行方向和高度。相反，它主要通過改變四個螺旋槳的轉速來實現各種飛行動作，如上升、下降、前進、後退、左轉、右轉以及懸停等。

• 應用場景：由於四旋翼直升機具有結構簡單、機動性強、易於操控等特點，它在航拍、地形測繪、農業植保、災難救援等多個領域都有廣泛的應用。特別是在需要低空飛行、精確操控和復雜環境作業的場合，四旋翼直升機展現出了獨特的優勢。

B. 四軸飛行器遙控器的功能以及使用方法是什麼

功能是控制四軸飛行器

使用方法詳細圖解：

1、將四旋翼飛行器的開關調至ON，將遙控器的開關調至ON。

(2)四旋翼飛行器控制演算法擴展閱讀：

四軸飛行器又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機，簡稱四軸、四旋翼。這四軸飛行器（Quadrotor）是一種多旋翼飛行器。四軸飛行器的四個螺旋槳都是電機直連的簡單機構，十字形的布局允許飛行器通過改變電機轉速獲得旋轉機身的力，從而調整自身姿態。

因為它固有的復雜性，歷史上從未有大型的商用四軸飛行器。近年來得益於微機電控制技術的發展，穩定的四軸飛行器得到了廣泛的關注，應用前景十分可觀。國際上比較知名的四軸飛行器公司有中國大疆創新公司、法國Parrot公司、德國AscTec公司和美國3D Robotics公司。

結構特性

如圖所示，電機1和電機3逆時針旋轉的同時，電機2和電機4順時針旋轉，因此當飛行器平衡飛行時，陀螺效應和空氣動力扭矩效應均被抵消。

四軸飛行器是一個在空間具有6個活動自由度（分別沿3個坐標軸作平移和旋轉動作），但是只有4個控制自由度（四個電機的轉速）的系統，因此被稱為欠驅動系統（只有當控制自由度等於活動自由度的時候才是完整驅動系統）。不過對於姿態控制本身（分別沿3個坐標軸作旋轉動作），它確實是完整驅動的。

與直升機相比，四軸飛行器可以實現的飛行姿態較少，不過基本的前進、後退、平移等狀態都可以實現。但是四軸飛行器的機械結構遠遠比直升機簡單，維修和更換的開銷也非常小，這讓四軸飛行器有了比直升機更大的應用優勢。

自動控制原理

為了保持飛行器的穩定飛行，在四軸飛行器上裝有3個方向的陀螺儀和3 軸加速度感測器組成慣性導航模塊，可以計算出飛行器此時相對地面的姿態以及加速度、角速度。飛行控制器通過演算法計算保持運動狀態時所需的旋轉力和升力，通過電子調控器來保證電機輸出合適的力。

C. 控制系統設計專題（三）——自抗擾控制演算法（下）

自抗擾控制演算法的關鍵內容包括以下幾點：

1. 改進型ADRC：

   • 針對觀測誤差，通過添加積分環節來消除穩態誤差，從而更好地適應實際工程中的需求。

2. LADRC：

   • 是高志強先生提出的線性版本，通過線性化非線性函數，簡化了狀態觀測器的參數整定過程，使得設計更加直觀和易於實現。

3. 擴張狀態觀測器參數整定：

   • 在多旋翼飛行器控制系統中，參數整定方法涉及記錄反饋量和微分信息，並通過濾波處理來減小雜訊的影響，從而獲取准確的觀測值。

4. 跟蹤微分器的應用：

   • 跟蹤微分器在飛行器控制中對於輸入信號的雜訊敏感，但通過濾波後能有效跟蹤狀態量，避免信號突變問題，提高控制的穩定性和准確性。

5. 飛行控制系統設計實例：

   • 以四旋翼飛行器為例，採用串級控制結構，包括內環姿態增穩和外環軌跡控制，利用ADRC實現高動態響應，展示了自抗擾控制演算法在實際工程中的應用效果。