四旋翼無人機飛控系統(tǒng)設計與研究.pdf

1、四旋翼在很早之前就已經有人研究,但是限于當時的科技還不夠發(fā)達,因此并沒有引起大家的重視。進入21世紀之后,隨著科學技術的不斷發(fā)展,以及微機電、微導航技術的出現(xiàn),引來了四旋翼發(fā)展的新時代,各國都開設有相關的研究機構來對四旋翼飛行器展開研究。四旋翼擁有控制靈活、體積小、重量輕、穩(wěn)定性好、可垂直起降和定點懸停等特點,不論是在軍事上還是民用上都擁有非常廣泛的應用前景。
　　本文首先是對四旋翼飛行器的結構組成和工作原理進行分析,并以此為基礎

2、建立起四旋翼飛行器的動力學模型。然后按照設計要求,提出了飛行器控制系統(tǒng)的總體方案,主控制器采用的是ARM公司推出的STM32微控制器;姿態(tài)傳感器采用的是MPU6050,它內部已經集成了三軸陀螺儀和三軸加速度計;航向測量模塊采用的是高靈敏度的HMC5883L磁航向計;高度測量模塊采用的高精度的BMP085氣壓高度計;定位導航模塊采用的是GPS定位系統(tǒng),定位芯片采用了u-blox公司生產的NEO-6M芯片;無線數(shù)據(jù)通信模塊采用的是NRF24

3、L01模塊實現(xiàn)。
　　硬件部分設計完成之后,開始對飛行器軟件架構進行綜合設計。首先是完成各機載傳感器的數(shù)據(jù)采集,然后采用卡爾曼濾波的方法對傳感器數(shù)據(jù)進行融合處理;采用PID控制算法實現(xiàn)了對飛行器的姿態(tài)控制;根據(jù)STM32的捕獲輸入功能,捕獲接收機接收到的地面控制信號,完成對飛行器的控制作用;另外,系統(tǒng)中還加入了無線數(shù)據(jù)通信鏈路,通過這一模塊能夠實現(xiàn)地面系統(tǒng)與機載系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制指令傳達的功能。
　　最后對飛行器進行了