1.结（jié）构形式 

旋（xuán）翼对（duì）称分布在（zài）机（jī）体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一（yī）高度平面，且四个（gè）旋（xuán）翼的结构和半（bàn）径都（dōu）相同，四个电机（jī）对（duì）称的安装在（zài）飞行器的支（zhī）架（jià）端，支（zhī）架中间空（kōng）间安放飞（fēi）行控制计算机（jī）和外部（bù）设备（bèi）。结构（gòu）形式如（rú）图 1.1所示。 

2.工（gōng）作原理 

四旋翼飞行器（qì）通（tōng）过调节四个电机转速（sù）来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞（fēi）行器的姿态和位置。四旋（xuán）翼（yì）飞行（háng）器是一种六自（zì）由度的垂直升降机，但只有四个输（shū）入力，同时（shí）却有六个状（zhuàng）态输出，所以它又（yòu）是一种欠驱（qū）动系统（tǒng）。

四旋翼飞行器的电机 1和电机（jī） 3逆（nì）时针旋转的同时，电机 2和（hé）电机（jī） 4顺时（shí）针旋转，因此当飞行器平衡飞行（háng）时，陀螺（luó）效应和（hé）空气动力扭矩效应均被抵消。

在上图中，电机 1和电（diàn）机 3作逆时针（zhēn）旋（xuán）转，电机 2和（hé）电（diàn）机 4作顺时针旋转，规定沿 x轴正（zhèng）方（fāng）向运动（dòng）称为向前运动（dòng），箭（jiàn）头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。

（1）垂直运动：同时（shí）增加四个电机的输出功（gōng）率，旋翼（yì）转速增（zēng）加（jiā）使得总的拉（lā）力增（zēng）大，当总拉（lā）力（lì）足以克服（fú）整机的重（chóng）量时，四旋翼飞（fēi）行器便离地垂直上升；反之，同时减小（xiǎo）四（sì）个（gè）电机的输出功率，四旋（xuán）翼飞行器则垂（chuí）直下降，直至（zhì）平衡落地（dì），实现（xiàn）了沿（yán） z轴的（de）垂（chuí）直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等（děng）于飞（fēi）行器的自重时，飞行器便（biàn）保持（chí）悬停状（zhuàng）态。

（2）俯（fǔ）仰运动（dòng）：在图（tú）（b）中，电（diàn）机 1的转速上升，电（diàn）机 3 的（de）转（zhuǎn）速下降（jiàng）（改变量大小应相等），电（diàn）机（jī） 2、电机 4 的转速保持不变。由于旋（xuán）翼1 的升（shēng）力上升（shēng），旋翼 3 的升（shēng）力下降，产生的不平衡力矩使机身绕 y 轴旋（xuán）转，同理，当（dāng）电机 1 的转速下降，电（diàn）机（jī） 3的转（zhuǎn）速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。 

（3）滚转（zhuǎn）运动：与图 b 的原理（lǐ）相（xiàng）同，在图 c 中，改变电机 2和电机 4的转（zhuǎn）速，保持电机1和电（diàn）机 3的转速不变，则可（kě）使机身绕 x 轴旋（xuán）转（正（zhèng）向（xiàng）和反向（xiàng）），实（shí）现飞行器的（de）滚转运动。 

（4）偏（piān）航（háng）运动（dòng）：旋翼转（zhuǎn）动过程（chéng）中由于空气阻（zǔ）力作用会形成与转动方向相反（fǎn）的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可（kě）使四个（gè）旋翼中的两个正（zhèng）转，两个反转，且（qiě）对角线上（shàng）的（de）各个旋翼转动方向相（xiàng）同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电（diàn）机（jī）转速相（xiàng）同时，四（sì）个旋（xuán）翼（yì）产（chǎn）生（shēng）的反扭矩相互（hù）平衡，四旋翼（yì）飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的（de）反扭矩会（huì）引（yǐn）起四旋翼飞行器转动。在图（tú） d中，当电机 1和电（diàn）机（jī） 3 的转速上升，电机 2 和电机（jī） 4 的（de）转速（sù）下（xià）降时，旋翼（yì） 1和旋翼3对机身（shēn）的反扭矩大于（yú）旋翼2和旋翼4对（duì）机身的（de）反（fǎn）扭（niǔ）矩，机身便在富余反扭矩的作（zuò）用下绕（rào） z轴转动，实现飞（fēi）行（háng）器的偏航（háng）运（yùn）动，转向与电机 1、电（diàn）机3的转向相反。 

（5）前后运动：要想（xiǎng）实现飞行器在水平面内前后、左（zuǒ）右（yòu）的（de）运动，必须在水平面内对飞行器施（shī）加一定（dìng）的力。在图 e中，增加（jiā）电机 3转（zhuǎn）速（sù），使拉力增大，相（xiàng）应减小电（diàn）机 1转速，使拉力减小，同时保持其它两个（gè）电机（jī）转速不变，反扭（niǔ）矩仍然要保持平（píng）衡。按图 b的（de）理论（lùn），飞行器首先（xiān）发生（shēng）一定程度的倾斜，从而使（shǐ）旋翼拉力产生水平分量（liàng），因此可以实现飞行器的前（qián）飞运动。向后飞行与向（xiàng）前飞行（háng）正好相（xiàng）反。（在图 b 图 c中，飞行器在（zài）产生俯仰、翻（fān）滚运动的同时也会（huì）产生（shēng）沿 x、y轴的（de）水平运动。） 

（6）倾向运动：在图 f 中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。 

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