基于STM32單片機(jī)的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，四旋翼飛行器技術(shù)及應(yīng)用呈井噴式發(fā)展,因其成本低廉、機(jī)動靈活、維護(hù)方便等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于軍事和商業(yè)民用領(lǐng)域。四旋翼飛行器技術(shù)涉及了電子通信、材料、控制等眾多技術(shù)領(lǐng)域。本文在綜述了四旋翼飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了四旋翼飛行器的動力學(xué)建模、姿態(tài)解算算法和姿態(tài)控制算法，并通過控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)算法的有效性。最后從硬件與軟件設(shè)計(jì)兩方面入手設(shè)計(jì)了飛行實(shí)驗(yàn)平臺用以驗(yàn)證算法的有效性和實(shí)用性。本文主要研究內(nèi)

2、容與成果包括：
　　首先,基于四旋翼飛行器飛行原理對飛行器所受合外力及力矩進(jìn)行理論分析，在雙坐標(biāo)系下根據(jù)牛頓-歐拉方程建立四旋翼飛行器動力學(xué)模型。
　　其次，基于動力學(xué)模型設(shè)計(jì)了姿態(tài)解算算法及控制算法，并在MATLAB\simulink仿真環(huán)境中建立控制系統(tǒng)仿真模型以驗(yàn)證算法。先對傳感器測量數(shù)進(jìn)行初步的濾波處理以獲得較為準(zhǔn)確的傳感器測量數(shù)據(jù)；再經(jīng)過互補(bǔ)融合校正，得到精確的陀螺儀數(shù)據(jù)，采用一階龍格-庫塔法求解微分方程得到當(dāng)前機(jī)

3、體精確的姿態(tài)信息。接著采用雙閉環(huán)控制算法串級PID對系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)(姿態(tài)環(huán))和外環(huán)(位置環(huán))控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)?？刂破鬏敵龈麟姍C(jī)控制信號對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對飛行器姿態(tài)及位置的控制。
　　最后，基于STM32微型處理器從硬件與軟件兩方面入手設(shè)計(jì)制作了四旋翼飛行器原型機(jī)作為飛行實(shí)驗(yàn)平臺，用于在前期獲得建立仿真模型的各項(xiàng)參數(shù)以及后期對控制算法進(jìn)行實(shí)際飛行測試實(shí)驗(yàn)。從理論和實(shí)際兩個(gè)方面來全面驗(yàn)證算法的有效性和實(shí)用性。
　　仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯