题目：基于单片机的四旋翼飞行器的设计第一章 引 言1.1 研究的背景与意义随着当今社会日益信息化和智能化，人们对于如何轻量化、便携化获取信息的需求日益增加，通过四旋翼飞行器来更为直观有效地观察周围、获取信息已经在货物运输、监控安保、抗震救灾等多方面投入使用，并取得较为良好的效果。四旋翼飞机由于起飞和着陆的空间需求较小，在有障碍物的密集环境下的高操纵能力，以及保持飞机姿态的能力，在民用和军用领域都有广泛的应用[1]。由于四旋翼飞机具有垂直升力、承载飞行、控制方便等特点，引起社会各个层次日益广泛的应用[2]。由于姿态的改变将引起姿态的变化，故控制部分主要包括姿态的控制和位置的控制两个方面。通常情况下人们使用经典的 PID 算法来控制飞行姿态，进一步控制飞行的位置，从而达到稳定飞行的目标。1.2 四旋翼飞行器概述四旋翼飞机最早出现在 20 世纪 80 年代，但由于当时社会生产力不足以及科学技术水平较低，还没有开发出相应的产品。因为当时电子元器件和相关制造技术的限制，绝大多数的飞行器产品仍处于实验测试阶段，并没有真正投入生产应用。 二十一世纪初，随着微电子器件、芯片制作工艺的发展，飞行运动原理及数学建模和自动控制技术的不断发展和进步，在实际应用平台上运用了更加先进和稳定的控制算法。这些程序命令由微控制器进行分析，控制变量被应用到相应的执行机制中。旋翼机控制技术的显著成就，推动了飞机商业化、产业化的研究方向，在社会各个领域均具有广阔的应用前景。四旋翼飞行器是一种在三维空间中进行飞行，完成指定任务的机器，具有六个活动自由度。通过控制四台电机的转速，实现飞行姿态的控制,实现平稳飞行的要求[4]。基本的飞行姿态可以实现，如向前、向后、平移等。1.3 本课题的研究思路本文的核心是四旋翼飞行器的整体设计，整个过程包括调研阶段、硬件设计、算法研究、论文撰写四个阶段，而又可细分为查阅资料、Altium Designer 绘制学习、方案论证与算法设计、实验记录、论文纲要制定、论文撰稿与修改等过程，详细的研究思路如下图 1.1 所示:图 1.1 研究流程图1.4 本论文的结构安排本论文分为以下六个章节，完成整个研究与算法实现过程的介绍，具体如下：一、 绪论：为本课题的背景，概述四旋翼飞机的概况，介绍本课题的研究思路和文章的结构分布。二、 方案的选取与论证：研究前期需要针对本课题的主要几个组成部分（主控单片机、飞行姿态控制算法）进行实现方案...
