从电机转速到机身姿态，一文读懂多旋翼操控背后的科学！

一、基础原理：多旋翼的飞行控制逻辑

多旋翼无人机通过调节不同电机的转速，改变升力分布和反扭矩，从而实现悬停、平移、旋转等动作。以四旋翼为例（X模式布局）：

• 电机旋转方向：相邻电机转向相反（如1、3号电机逆时针CCW，2、4号顺时针CW），以抵消反扭矩，保持机身稳定。

• 控制维度：

  • 俯仰（Pitch）：前后倾斜（前飞/后飞）。

  • 横滚（Roll）：左右倾斜（左飞/右飞）。

  • 偏航（Yaw）：绕垂直轴旋转（自转）。

二、自转（偏航运动）：打破反扭矩平衡

目标：无人机绕垂直轴（Z轴）旋转，改变机头方向。
原理：

• 反扭矩平衡破坏：通过增加一组电机转速、降低另一组转速，使总反扭矩不平衡。

• 具体操作：

  • 向右自转：加速顺时针电机（2、4），减速逆时针电机（1、3）。

  • 向左自转：加速逆时针电机（1、3），减速顺时针电机（2、4）。

电机状态：

三、左侧飞（横滚运动）：倾斜升力的水平分量

目标：无人机向左水平移动。
原理：

• 横滚倾斜：左侧升力减小，右侧升力增大，机身向左倾斜，升力产生向左的水平分量。

• 具体操作：

  • 左侧电机（1、4）减速，右侧电机（2、3）加速。

电机状态：

示意图：

复制

↑ 升力  
│  
┌───┐  
│   │←左侧升力小  
│   │→右侧升力大  
└───┘  
水平分力推动向左移动  

四、前飞（俯仰运动）：升力推动向前

目标：无人机向前水平移动。
原理：

• 俯仰倾斜：后方升力增大，前方升力减小，机头下压，升力产生向前的水平分量。

• 具体操作：

  • 前方电机（1、2）减速，后方电机（3、4）加速。

电机状态：

示意图：

复制

↑ 升力  
│  
┌───┐  
│   │←前部升力小  
│   │→后部升力大  
└───┘  
水平分力推动向前移动  

五、关键总结

1. 反扭矩平衡：相邻电机转向相反，抵消旋转力矩，稳定机身。

2. 升力分布调整：通过电机转速变化控制机身倾斜，生成水平推力。

3. 复合动作：实际飞行中，飞控会综合多个维度的控制信号，实现复杂轨迹。

六、常见问题

❓ Q1：为什么自转时不直接让所有电机同向旋转？

• A：若所有电机同向旋转，反扭矩无法抵消，机身将失控自旋。

❓ Q2：六旋翼或八旋翼的控制逻辑是否不同？

• A：基本原理相同，但电机数量增加可提升冗余性和稳定性，控制算法更复杂。

✈️ 关注我的博客，获取更多无人机黑科技与实战技巧！