四旋翼無人飛行器航模自動駕駛儀設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、四旋翼飛行器屬于旋翼式無人飛行器中的一種，是一種由四個電機(jī)驅(qū)動的、可垂直起降的，多旋翼式遙控自主飛行器。與傳統(tǒng)的無人飛行器相比，四旋翼飛行器具有機(jī)動性強(qiáng)，體積小，可以快速改變姿態(tài)，適用于多種惡劣的環(huán)境，最重要的是能夠在一些受限環(huán)境中飛行。本課題以四旋翼飛行器為研究對象，以ARM為核心，搭建飛行器硬件平臺，并基于此平臺，實現(xiàn)四旋翼飛行器的姿態(tài)控制。
　　由于四旋翼飛行器具有體積小、重量輕、功耗低等特點，本課題提出了一種數(shù)字式飛行控制

2、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。本文首先對小型四旋翼飛行器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡單的介紹；其次對四旋翼飛行器自動駕駛儀的功能及其飛行原理從理論上進(jìn)行了闡述，然后對四旋翼飛行器自動駕駛儀的硬件平臺進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計，以ARM芯片為主控芯片，完成了系統(tǒng)的主控模塊、傳感器模塊、執(zhí)行模塊的硬件選型及電路設(shè)計。
　　根據(jù)四旋翼飛行器的傳感器模塊數(shù)據(jù)的特性，需要對飛行器的陀螺儀及加速度計進(jìn)行數(shù)字濾波器設(shè)計。根據(jù)四旋翼飛行器傳感器數(shù)據(jù)的頻率特性，設(shè)計

3、了幾種數(shù)字濾波器，并根據(jù)數(shù)據(jù)的頻率特性建立相應(yīng)的濾波器的系統(tǒng)函數(shù)，同時基于MATALB/SIMULINK建立四旋翼飛行器的濾波器模型，通過仿真結(jié)果及濾波器幅頻特性曲線的對比分析，選擇一種適合于四旋翼飛行器的數(shù)字濾波器。
　　四旋翼飛行器通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變四個旋翼的升力，從而控制四旋翼飛行器的飛行姿態(tài)，本課題制作了四旋翼飛行器的機(jī)構(gòu)外形，并以ARM為主控芯片設(shè)計了實物硬件平臺。并針對四旋翼飛行器，提出了一種基于四元數(shù)法和卡爾曼