【摘要】：近年來,隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的進步,四旋翼無人機逐漸被發(fā)展起來。由于四旋翼無人機具有操作和維護方便、姿態(tài)調(diào)節(jié)靈活可變、能承載一定的重量等優(yōu)勢,在軍事偵察、景色航拍、工業(yè)灌溉以及物流輸送等各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。由于四旋翼無人機是一個四輸入、六輸出、非線性的欠驅(qū)動系統(tǒng),所以對控制系統(tǒng)及其控制算法的研究成為了熱點和難點。本文設(shè)計了基于STM32的四旋翼無人機控制系統(tǒng),同時研究了四旋翼無人機姿態(tài)控制算法。首先,介紹了四旋翼無人機控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,在分析了其結(jié)構(gòu)及控制原理的基礎(chǔ)上,提出了基于STM32的四旋翼無人機控制系統(tǒng)總體架構(gòu)。其次,介紹了基于STM32的主控制器、基于MPU9250的MEMS傳感器姿態(tài)估算模塊、基于PWM的電機調(diào)速模塊、基于NRF的無線通信模塊以及電源管理模塊等,對控制系統(tǒng)的硬件進行了選型及電路連接的設(shè)計。然后,分析了主控制器、傳感器、無線通信模塊等的軟件流程,并通過對比傳統(tǒng)PID控制算法和模糊PID控制算法,建立了模糊PID控制器模型,并通過MATLAB仿真驗證了模糊PID控制算法優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制算法,同時介紹了基于四元數(shù)的姿態(tài)估算算法的流程并進行了仿真。最后,通過對設(shè)計的四旋翼無人機控制系統(tǒng)的飛行測試,證明了系統(tǒng)的可靠性。本文提出的這種設(shè)計方案,具有成本低、操作和維護方便、姿態(tài)調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)勢,所以具有一定的推廣價值,同時也可以為科研人員研究四旋翼無人機技術(shù)提供一種參考的方案。
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V279;V249.1

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