四旋翼無人機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、四旋翼在很早之前就已經(jīng)有人研究,但是限于當(dāng)時(shí)的科技還不夠發(fā)達(dá),因此并沒有引起大家的重視。進(jìn)入21世紀(jì)之后,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及微機(jī)電、微導(dǎo)航技術(shù)的出現(xiàn),引來了四旋翼發(fā)展的新時(shí)代,各國都開設(shè)有相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)來對(duì)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(diǎn)懸停等特點(diǎn),不論是在軍事上還是民用上都擁有非常廣泛的應(yīng)用前景。
　　本文首先是對(duì)四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理進(jìn)行分析,并以此為基礎(chǔ)

2、建立起四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)模型。然后按照設(shè)計(jì)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(nèi)部已經(jīng)集成了三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì);航向測(cè)量模塊采用的是高靈敏度的HMC5883L磁航向計(jì);高度測(cè)量模塊采用的高精度的BMP085氣壓高度計(jì);定位導(dǎo)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(chǎn)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(shí)現(xiàn)。
　　硬件部分設(shè)計(jì)完成之后,開始對(duì)飛行器軟件架構(gòu)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。首先是完成各機(jī)載傳感器的數(shù)據(jù)采集,然后采用卡爾曼濾波的方法對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理;采用PID控制算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jī)接收到的地面控制信號(hào),完成對(duì)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?qū)崿F(xiàn)地面系統(tǒng)與機(jī)載系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制指令傳達(dá)的功能。
　　最后對(duì)飛行器進(jìn)行了