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四旋翼飞行器是一种性能稳定、外形奇特具有垂直起降功能的无人机,在民用和军事方面具有广阔的应用前景。斜十字飞行器是常规四旋翼飞行器在结构上的变形,具有广阔的视角范围,更加适合于航拍。通过对飞行器理论建模、姿态测量和控制方法的研究,设计出一款改进型无人机。论文完成的主要工作包括:1、针对斜十字四旋翼物理(机体)模型,基于各种运动状态下的受力分析,依据飞行原理,采用牛顿-欧拉模型完成了飞行器动力学建模。在MATLAB/SIMULINK环境下对动力学模型进行了仿真验证;2、立足控制器、姿态采集、电机驱动等三大模块,完成了飞行器控制系统整体架构和硬件电路设计。姿态采集由传感器MPU6050、磁力计AK8975、气压计MS5611以及超声波模块完成,主控制器依据姿态采集数据完成遥控指令传递和电机转速驱动;3、开展了姿态测量研究。提出了一种滑动均值与牛顿插值相结合的平滑处理,对测量数据进行了初次滤波;采用磁力计、加速度计对陀螺仪数据进行了互补滤波融合处理,利用一阶龙格库塔法完成姿态数据的更新,最后解算得到姿态信息;4、对控制方法进行了研究。姿态方面设计了一种基于角速度和角度的串行PID控制算法;高度悬停控制上,提出了一种具有前馈控制的串行PID低空控制方法和一种具有前馈控制的高空控制方法;5、基于飞行器飞行实验,进行了姿态测量与控制方法的实验分析研究。通过俯仰、翻滚、偏航状态下的飞行实验,借助姿态数据的波形再现,完成了姿态测量的算法验证;对姿态控制和悬停控制进行了实验,结果显示串行PID具有很好的抗干扰能力,提出的悬停控制方法也具有良好的悬停能力。