基于STM32的四旋翼无人机项目（一）：基础知识篇

飞行器通常都是需要设计配套遥控器的。当然，可以使用手机APP适配之后操作，也可以制作一个遥控手柄。本项目中四旋翼飞行器与遥控手柄通过 NRF24L01 2.4G 模块进行通讯。

**油门：**飞控的设计制作过程中，都会设计到一个关键词汇 “油门(throttle)” ，油门方向的遥感不具备自动回调的特性，通过油门方向的遥感控制飞行器的飞行高度。

**解锁：**高速旋转的机翼通常都具有一定的杀伤能力，为了防止简单误触造成飞行器意外起飞等情况。飞控的设计中存在锁门的这个概念，即：需要解锁操作，之后才能正常控制飞控。不同的遥控手柄的解锁方式往往不同，比较常见的解锁有： “外八字” 解锁和 “下上下” 油门解锁等。

**上锁：**飞行器飞行过程中难免可能出现意外情况，这个时候可以使用上锁操作强制锁定机翼转动。上锁方式同样根据实际情况设计。

四旋翼无人机主要分 “×” 型和 “＋” 型两种，两种无人机的主要区别在于机头方向的选择。四旋翼无人机的简化结构如下图所示，无刷电机转动带动四个桨叶高速旋转产生向上的升力作用于无人机，当推动遥控器的油门使升力逐渐超过无人机自身重力时，四旋翼无人机便能够起飞升空，控制器发出的指令不断改变无人机的电机转速，就可以使无人机切换到不同的运动模式。考虑到**“×”** 型四旋翼无人机机动性更好，故本项目将采用 “×” 型四旋翼无人机设计。

本项目以 “×” 型飞行器为设计标准，故后续以 “×” 型飞行器的运动控制学进行分析，该类型飞行器结构图如下：

为了方便描述，将四旋翼无人机的四个电机分别编号为：Motor1、Motor3、Motor2、Motor4。Motor1和 Motor3电机逆时针进行旋转，从而可以产生逆时针方向的扭矩，Motor2和 Motor4电机顺时针进行旋转，从而可以产生顺时针方向的扭矩。如此，四个旋翼旋转所产生的扭矩便可相互抵消。当四个旋翼具有相同的转速，产生的上升合力正好与自身重力相等，则飞行器将进入悬停状态！

如上图所示，在保证四旋翼无人机每个旋翼转速大小相同（产生的总扭矩为零），对每个旋翼增加/减小大小相同的转速，便可实现无人机的垂直上升/下降运动。

旋翼总升力>无人机重力，垂直上升； 旋翼总升力1A，如果按照瞬间导通的电流 2.5 倍计算，MOS 承受的电流应在 2.5A 左右。故 2302 符合使用条件。

**电容：**吸收电机产生的高频杂讯

飞行器的电源模块通常使用航模专用锂电池。由于四轴在飞行过程中，电量不断下降，当下降到一定程度后，可能会出现瞬间低于 3.3V，这样稳压就会无法正常工作，导致输出截断，所以配备升压。

**升压：**BL8530 升压 IC 需要 47uH 电感作为储能，内部集成类似 BOOST 升压电路，大家学过电路原理的都会学到 BOOST 升压电路。而这个肖特基二极管，在这里起到续流作用。

**稳压：**662K 3.3V 稳压 IC，稳压（LDO）这个很好理解。 自我介绍一下，小编13年上海交大毕业，曾经在小公司待过，也去过华为、OPPO等大厂，18年进入阿里一直到现在。

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