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四旋翼飞行器是一种结构简单、可垂直起降的、多旋翼式飞行器,特别适合在近地面环境执行搜寻和侦查任务,在民用和军事领域都有着广泛的应用前景。本文主要讨论了四旋翼飞行器的飞行系统控制和实现。首先,四旋翼飞行器是一种六自由度的四个输入力,六个输出的欠驱动系统(欠驱动系统是指少输入多输出系统)。它的前后和左右两组螺旋桨的转动方向相反,并且通过改变螺旋桨速度来改变升力,进而改变四旋翼飞行器的姿态和位置。本文在综述四旋翼飞行器的发展历史和国内外研究现状的基础上,总结了四旋翼飞行器的研究意义和关键技术。综合自己的特长和现有的技术,对四旋翼飞行器的飞行控制系统硬件设计和软件设计实现。而硬件设计又分为四部分：姿态测量模块,飞行控制模块,无刷电机控制,以及上位机控制模块。而内部的姿态传感器数据将使用开源网站上的姿态解算AHRS(自动航向基准系统)四元数(最简单的超复数)原理,单独用一块ARM的STM32电路板接收姿态传感器IMU6050(3轴加速度计和3轴陀螺仪的整合惯导系统)芯片,3轴电子罗盘芯片,以及电子气压高度计共10轴的数据信息,然后进行数据融合处理,最后将原始接收的数据计算得到飞行器的航向角,俯仰角,横滚角,再发送给姿态控制电路板进行控制。而飞行控制模块也是用ARM的STM32接收姿态解算信息后,通过PID控制算法解算后,得到各个旋翼转速值,再传输给无刷电调模块,控制电机转速。而飞行器控制模块,是在AVR(ATMEL公司AVR微控制器)MCU (Micro Control Unit)上基于脉冲宽度调制(PWM:Pulse Width Modulation)的无刷电机控制,电机主要是通过I2C (Inter—Integrated Circuit即12C)接收飞行器控制板传输来的飞行控制电机转速控制信号,并将信号转换成PWM来控制电机转速。软件设计是在对四旋翼飞行器的动力学模型上的构建后,对四旋翼飞行器进行位置PID控制和姿态PID控制,最后结合软件设计来实现。