四旋翼無人機(jī)有效平衡了機(jī)身旋翼帶來的反扭矩,可實(shí)現(xiàn)空中懸停、垂直起降等多種飛行運(yùn)動(dòng)狀態(tài),具有可遠(yuǎn)程操縱、機(jī)動(dòng)靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢,因而在民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域均具有很高的研究價(jià)值與應(yīng)用前景,逐漸成為國內(nèi)國際熱門研究課題之一。當(dāng)前針對四旋翼的研究成果較多,但仍存在現(xiàn)有的仿真平臺(tái)靈活性和可移植性較差、實(shí)驗(yàn)測試算法的硬件實(shí)現(xiàn)測試成本過高、響應(yīng)速度快且穩(wěn)定性高的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度較大等問題。為解決這些問題,本文以設(shè)計(jì)靈活性好、可移植度高的四旋翼無人機(jī)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)和優(yōu)化運(yùn)動(dòng)控制算法為目標(biāo),完成了無人機(jī)軟硬件系統(tǒng)和實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的搭建,并對控制系統(tǒng)和姿態(tài)解算進(jìn)行了較為深入研究和測試。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）基于STM32研究了四旋翼無人機(jī)的軟硬件系統(tǒng),給出了硬件系統(tǒng)的原理圖和版圖的設(shè)計(jì),硬件共分微控制器模塊、慣性導(dǎo)航模塊、通信系統(tǒng)模塊、串口模塊、電源模塊五個(gè)模塊;設(shè)計(jì)了無人機(jī)軟件流程,并完成了傳感器校準(zhǔn)、姿態(tài)解算、App控制、上位機(jī)調(diào)試等功能。（2）結(jié)合四旋翼的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了由無人機(jī)模型、運(yùn)動(dòng)控制算法模塊、圖形用戶界面組成的四旋翼無人機(jī)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)。針對平臺(tái)的控制系統(tǒng)部分,分析了四旋翼常用... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

可作為腕帶佩戴的Nixie

圖 2.2 微控制器模塊原理圖其中主控芯片的 PB6 引腳和 PB7 引腳通過 I2C 協(xié)議連接到 GY-86 傳感器模塊，采集整機(jī)姿態(tài)相關(guān)信息；PC6~PC9 引腳輸出四路 PWM 波形，分別用于對四旋翼飛行器的四個(gè)電機(jī)進(jìn)行控制。微控制器模塊還包括了時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等。時(shí)鐘電路和復(fù)位電路與主控芯片一起構(gòu)成了最小單片機(jī)系統(tǒng)，其中時(shí)鐘電路主要由一個(gè) 8MHz 石英晶體振蕩器組成，系統(tǒng)時(shí)鐘可以自選，一般在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行選擇，默認(rèn)情況下使用 8MHz 的時(shí)鐘頻率。復(fù)位電路由一個(gè)充放電電容和上拉電阻組成，主控芯片上的復(fù)位信號引腳為 NRST，當(dāng)24 個(gè)振蕩脈沖周期（即 2 個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平加載到復(fù)位 NRST 端時(shí)，系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部復(fù)位功能。2.1.3 慣性導(dǎo)航模塊設(shè)計(jì)由運(yùn)動(dòng)感測追蹤的原理可知，慣性導(dǎo)航模塊主要用于采集無人機(jī)原始姿態(tài)數(shù)據(jù)，其組成包含了加速度器、陀螺儀、壓力傳感器和地磁傳感器等。本慣性導(dǎo)航模塊主要由GY-86 模塊組成，GY-86 模塊中集成了體積較小、功能強(qiáng)大且精度較高的組件 MPU6050、壓力傳感器 MS5611 和地磁傳感器 HMC5883。

圖 2.3 MPU6050 傳感器原理圖力傳感器又叫做氣壓計(jì)，MS5611 壓力傳感器是集合 SPI 和 I2C（高達(dá) 20口的高分辨率氣壓傳感器，分辨率可達(dá)到 10cm。該壓力傳感器與 VTI00 相比雖然在氣壓、計(jì)算和溫度讀數(shù)方面較弱，但體積較小、工作溫度度較快。該傳感器包括一個(gè)高線性度的壓力傳感器和一個(gè)超低功耗的 24換器，對于壓力和溫度的數(shù)值讀取達(dá) 24 位，其轉(zhuǎn)換速度較快且功耗較低流僅為 。MS5611 壓力傳感器原理圖如下圖 2.4 所示。圖 2.4 MS5611 壓力傳感器原理圖

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3606450