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四旋翼无人直升机这一概念很久以前就已经提出了。20 世纪,法国科学家与学者Charles Richet 制造了一个非常小的、没有驾驶员的旋翼式直升机，但该旋翼式直升机的飞行试验没有成功。1907 年Breguet 兄弟制造了他们的第一架四旋翼直升机，即Breguet-Richet“旋翼机1 号”。Breguet-Richet 四旋翼无人机的框架是由四个长长的焊接钢管支架组成，并按照水平十字交叉形式分布。1907 年8 月和9 月间“旋翼机 1 号”在法国北方小镇杜埃进行了第一次飞行试验。1956 年，Convertawings 在纽约的Amitycille 又制造了一架四旋翼直升机，该直升机的螺旋桨在直径上超过了19 英尺，并通过机翼产生向前飞行的升力。该四旋翼直升机在设计中用到了两个发动机，并且通过改变每个螺旋桨提供的推力来控制飞行器。虽然Convertawings 四旋翼直升机飞行很成功，但是由于缺乏对于这种飞行器的兴趣，工程设计人员停止了研究。在此之后的数十年中，四旋翼无人机没有什么大的进展。然而，近十几年来，四旋翼无人机又引起了人们极大的兴趣。目前，世界上对四旋翼无人直升机的研究主要集中在三个方面，基于惯性导航的自主飞行控制、基于视觉的自主飞行控制和自主飞行控制。其典型代表分别是，瑞士洛桑联邦科技学院的OS4、宾夕法尼亚大学的HMX4 和佐治亚理工大学的GTMARS[8][9]。64375
目前国内在四旋翼无人机方面的研究还很少。上海交通大学纳米科学技术研究院曾成功地研制出以直径为两毫米的电磁型微马达作为驱动器，能离地飞行的双旋翼微型直升机[11]。 现在该研究院正在充分发挥已有的成功经验，研制能负载的，可离地飞行的四旋翼微型直升机。2005 年，台湾修平技术学院设计了一个用于教学的四旋翼直升机[12][13]。论文网
四旋翼无人直升机具有一定的应用前景，因此对四旋翼无人机控制问题的研究得到了各国学者的广泛关注论文网。目前，国际上已经有许多研究者发表了关于四旋翼无人机控制问题的文章,四旋翼无人机的典型运动包括姿态稳定和从一个点到另一个点的位置运动。McKerrow 给出了四旋翼无人机的动力学建模，Altug 和Mistle 等人研究了四旋翼无人机飞行的非线性控制问题，反馈线性化和后步控制律在四旋翼无人机控制中的应用[15]， Castillo 和Hamel 等人研究了四旋翼无人机的姿态角控制问题[4][7]。 因此，对四旋翼无人直升机飞行控制技术的研究，从理论和工程的角度都具有重要意义[20]。
图1.2 用以探测线路故障的四旋翼无人直升机
本课题围绕四旋翼无人直升机的自主飞行控制问题,以遥控航模为飞行平台,设计飞行控制系统的控制律,并通过仿真或实验验证其有效性.同时初步研究了四旋翼无人直升机自主飞行控制方案的设计，为以后执行更复杂的任务例如定点飞行、避障和多机协调飞行等打下一定的基础。建立完善的四旋翼无人直升机飞行控制系统平台，将有助于进一步拓展对四旋翼无人直升机飞行导航、控制算法和控制系统开发等方案。