四轴无人机与其他飞行器相同，均基于空气动力学原理实现飞行。伯努利定律简言之，流体速度越大，静压力越小，流体速度越小，静压力越大。无人机的目的是使旋翼上方的空气流速较快，静压力较小，旋翼下方空气流速较慢，静压力较大。下方静压力大于上方静压力，则旋翼连同机体被托举空中。四轴无人机的六个自由度是通过改变四个电机的转速调整旋翼压力差来实现。

四轴无人机包含主控板、四个电机、四个旋翼、机体、电池和遥控器。主控板上有处理器、四个电机驱动模块、遥控通信模块和传感器模块，是整个四轴无人机系统的核心。传感器感知机体的姿态提供数据给处理器，处理器根据姿态数据按照用户意愿和PID算法控制电机转动提供机体需求的飞行姿态。

机体姿态算法主要内容是卡尔曼滤波算法，带入加速度计和陀螺仪的原始数据计算出机体在三维空间的角度。算法内的主要调整参数是信任权值，如果设置信任加速度计数据多一点则输出角度静态精度比较高，如果设置信任陀螺仪的输出多一点则输出角度的实时性会更好，实际调试中会根据机体和电机的响应进行权衡。

PID控制算法是经典的系统控制方法。无人机控制中，按偏差的比例、积分和微分进行控制，其原理简单易于实现，控制参数相互独立，参数的选定简单。

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