小型四旋翼飛行器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、小型四旋翼飛行器是一種結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)、操作靈便、能載重懸停的無(wú)人機(jī)，在民用領(lǐng)域與軍事領(lǐng)域方面扮演著越來(lái)越重要的角色，正被無(wú)所不能地應(yīng)用著，例如氣象、勘測(cè)、交通、植保、航拍、電力等。
　　本文以小型四旋翼飛行器為研究對(duì)象，圍繞其姿態(tài)解算、姿態(tài)控制，開(kāi)展了小型四旋翼飛行器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究工作。
　　首先對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與飛行原理進(jìn)行了闡述，定義了坐標(biāo)系，根據(jù)牛頓-歐拉法建立了數(shù)學(xué)模型。假設(shè)飛行器為剛體、忽略空氣阻力及螺旋槳質(zhì)量小和體

2、積小等因素對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。接著，分別利用PID控制算法和Backstepping控制算法，設(shè)計(jì)了姿態(tài)和高度控制器，并搭建了仿真平臺(tái)，通過(guò)仿真對(duì)比分析了PID控制算法與Backstepping算法的控制效果。然后，根據(jù)加速度、陀螺儀與磁力計(jì)在頻域上的特性，結(jié)合四元數(shù)姿態(tài)解算，設(shè)計(jì)互補(bǔ)濾波器以提高姿態(tài)解算的準(zhǔn)確性。其次，設(shè)計(jì)了基于STM32F10X微處理器的小型四旋翼飛行器，包括微控制器模塊、無(wú)線通信模塊、電源模塊、姿態(tài)測(cè)量模塊、高度測(cè)量