四旋翼飞行器Quadrotor飞行原理（二）：电子系统

飞控系统和电机控制系统是两个独立的系统，他们通过不同的通讯接口进行通讯，例如, I2C,SPI,UART和PWM。大多数的四旋翼使用单向通讯，即飞控系统仅向电机控制系统发送速度指令，由电机控制系统自行控制电机速度，飞控系统假设电机速度即为飞控的指令速度。这一系统的缺陷是明显的，即实际速度并非设定速度，而是存在一个延时，而且如果速度变化越大，延时也相对越大。因此，飞控算法的好坏将决定飞行器的表现。此外，电机或者ESC的故障也将导致飞控无法控制四旋翼。此类结构大多用于业余航模，而用于研究的飞行器则一般提供FC和ESC间的双向通讯，以保证FC可以得到电机速度的实时反馈。实际上即使这一结构也并非完美，因为电机速度实际是通过ESC测量其通过的电流估计电机速度，而这一估计并不非常精确。（电机速度可达上千rpm，而电流的分辨率很难提供准确的速度测量）

飞控系统一般由电源，传感器，微处理器组成，同时radio receiver也连接到飞控上提供控制信号。一般常用的电源为高放电的锂电池（20c - 40c），电压则通常为7.4V - 14.8V（2 cell - 4 cell）。传感器种类也很多，一般为IMU（accelerometer，gyro）， magnetometer 和 barometer。（许多航模飞控仅有gyro）

MU（inertia measurement unit）一般装备有3轴accelerometer和3轴gyro。accelerometer用于测量延飞行器机体坐标系（body fixed frame）三个轴上的加速度；gyro用于测量围绕飞行器机体坐标系（body fixed frame）三个轴上的角加速度。magnetometer用于测量空间磁场以控制飞行器的yaw（实际上好的姿态观察器完全可以做到对yaw的控制，无需使用magnetometer，且magnetometer很易受到其他磁场的干扰而产生错误）；barometer用于测量大气气压来控制飞行高度，其精度往往比较差，控制高度的误差范围在10 - 20cm左右，且易受天气状况的影响。

电机控制器一般由微处理器，mosfet等。实际上这一ESC为直流无刷电机控制器，通过控制电机上的磁极的相位，从而控制电机的转速。