四旋翼飞行器是一种小巧、稳定、可垂直起降、机械结构简单的多旋翼飞行器。并且具有制造成本低、易于维护、不易损坏及灵活度高等特点。它是通过控制四个电机的转速,来改变旋翼升力的变化,从而达到控制四旋翼飞行器位置和姿态的变化。随着机电一体化、传感器、飞行控制理论等技术的不断发展,四旋翼飞行器的控制研究及应用受到广泛的关注。本文主要围绕四旋翼的硬件电路设计、动力学建模及如何实现四旋翼飞行方向控制的研究。四旋翼飞行器的控制对数据的运算、信号的实时处理能力有很高的要求,而DSP和FPGA的数据处理、数据传输及实时处理能力都能满足四旋翼飞行器的控制要求。DSP对数据的并行处理能力较弱,FPGA虽然可以重复编程、并行处理能力强,但开发难度及成本较高。结合两者的优点既可以实现数据的并行处理,又降低了开发难度和成本。因此本文采用TMS320F28335的DSP芯片和Cyclone III EP3C16Q240C8型号的FPGA芯片为控制核心,完成四旋翼飞行器飞行控制系统的硬件设计。将四旋翼飞行控制系统硬件结构分为电源模块、主控制器模块、传感器模块和电机驱动等模块。通过分析四旋翼飞行器飞行控制的原理,对各个子模块的结构、硬件电路进行设计。通过动力学和运动学分析建立四旋翼飞行器控制系统的动力学模型,即线性运动方程和角运动方程。要实现四旋翼飞行器的姿态控制需要对其进行姿态解算,经姿态解算得出四旋翼飞行器的位置矩阵和航向姿态角。采用积分分离PID控制算法对四旋翼飞行器的姿态和位置做闭环控制,并使用MATLAB/Simulink创建四旋翼飞行器的仿真平台,通过仿真结果验证飞行控制系统的有效性。