本文關(guān)鍵詞：基于STM32的四軸飛行器控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 四軸飛行器 STM32 慣性導(dǎo)航 MPU6050 PID

【摘要】：：四軸飛行器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),成為目前研究非常廣泛的無人機(jī)之一。本文介紹了四軸飛行器在國內(nèi)以及國外的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展方向,描述了四軸飛行器的基本運(yùn)動(dòng)原理,重點(diǎn)研究了四軸飛行器的核心一飛行控制電路。隨著應(yīng)用設(shè)備對(duì)微控制器的功耗、速度以及資源等方面的要求不斷提高,傳統(tǒng)單片機(jī)已無法滿足很多設(shè)備需求。STM32F103系列芯片采用ARM Cortex-M3內(nèi)核,低功耗、超高速。其中STM32F103V系列芯片有100個(gè)引腳,大量的外設(shè)資源滿足四軸飛行器設(shè)計(jì)要求。并且,在當(dāng)前快速發(fā)展的MEMS技術(shù)下,大量高性能數(shù)字IC出現(xiàn)在市場(chǎng)上,使廉價(jià)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。利用慣性導(dǎo)航原理,通過濾波算法來完成四軸飛行器姿態(tài)的實(shí)時(shí)解算。本文采用MPU6050傳感器和其他慣性器件,設(shè)計(jì)了基于STM32的四軸飛行器控制系統(tǒng),系統(tǒng)包括各傳感器硬件模塊和電源功能等模塊,介紹了硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件編程和算法的實(shí)現(xiàn)。對(duì)算法和各傳感器模塊進(jìn)行了研究編寫和實(shí)際測(cè)試。并將測(cè)試結(jié)果與精確的姿態(tài)解算方法進(jìn)行對(duì)比,達(dá)到不錯(cuò)的效果。并且對(duì)測(cè)試中的不足之處,包括硬件和軟件問題一并進(jìn)行修改更新,給出了軟硬件改進(jìn)結(jié)果。采用了部分變形的PID控制算法對(duì)四軸飛行器進(jìn)行姿態(tài)控制,利用Matlab仿真和實(shí)際的參數(shù)整定。最后客觀評(píng)價(jià)了研究成果,完成了四軸飛行器飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：四軸飛行器 STM32 慣性導(dǎo)航 MPU6050 PID
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-21
• 1.1 研究背景12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排20-21
• 2 四軸飛行器原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-24
• 2.1 飛行原理21-22
• 2.2 四軸飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3 硬件設(shè)計(jì)及制作24-34
• 3.1 芯片選型24-25
• 3.2 各模塊電路設(shè)計(jì)及制作25-31
• 3.2.1 最小系統(tǒng)模塊及外圍接口26-27
• 3.2.2 電源模塊27-28
• 3.2.3 姿態(tài)測(cè)量模塊28-29
• 3.2.4 高度測(cè)量模塊29-30
• 3.2.5 遙控模塊30-31
• 3.2.6 PWM輸出模塊31
• 3.3 電路整體制作31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 4 軟件設(shè)計(jì)及模塊測(cè)試34-53
• 4.1 水平姿態(tài)測(cè)量模塊測(cè)試34-42
• 4.1.1 坐標(biāo)變換與四元數(shù)34-36
• 4.1.2 姿態(tài)解算算法36-42
• 4.2 航向測(cè)試42-45
• 4.2.1 傳感器驅(qū)動(dòng)和偏航角測(cè)量42-43
• 4.2.2 羅差補(bǔ)償和傾斜補(bǔ)償43-45
• 4.3 高度測(cè)量模塊測(cè)試45-48
• 4.4 遙控信號(hào)模塊和PWM輸出模塊測(cè)試48-49
• 4.5 模糊算法降低電池功耗49-51
• 4.6 硬件改進(jìn)51-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 5 四軸飛行器姿態(tài)控制方法53-60
• 5.1 PID控制器概述53-54
• 5.2 四軸飛行器姿態(tài)控制54-59
• 5.2.1 飛行器姿態(tài)變化力學(xué)分析54-55
• 5.2.2 PID控制55-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 6 總結(jié)與期望60-61
• 6.1 總結(jié)與分析60
• 6.2 期望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 作者簡(jiǎn)歷66-67
• 附錄1 飛控電路設(shè)計(jì)圖67-68
• 附錄2 主要軟件代碼68-70

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉根旺;;飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2008年03期

2 李艷芳;行小帥;張清泉;熊軍;;基于根軌跡法飛行器控制系統(tǒng)的仿真分析[J];儀器儀表與分析監(jiān)測(cè);2012年02期

3 許震;毛麗民;劉同連;李增增;施婉;;四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào);2013年02期

4 張學(xué)智;吳連生;王燕京;;一個(gè)飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1989年04期

5 鄧子辰;飛行器控制系統(tǒng)的高精度計(jì)算方法[J];飛行力學(xué);1997年02期

6 袁昌盛;李永澤;譚健;;微撲翼飛行器控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)展[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2011年07期

7 曾慶華;郭振云;張為華;;無人飛行器控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程體系研究[J];高等教育研究學(xué)報(bào);2012年01期

8 彭理群;張德平;;無動(dòng)力飛行器控制系統(tǒng)模型的計(jì)算機(jī)仿真研究[J];中國西部科技;2008年30期

9 趙紅言,張文;用自組織模糊邏輯控制器設(shè)計(jì)飛行器控制系統(tǒng)[J];空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年02期

10 倪原;任展鵬;劉智平;張暉;;某飛行器舵機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2013年06期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 童春霞;王正杰;張?zhí)鞓?;飛行器耦合通道控制系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)解耦設(shè)計(jì)[A];第五屆全國仿真器學(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2004年

2 任曉霞;單勇革;賈麗萍;;痕跡分析在某電源模塊失效分析中的應(yīng)用[A];面向航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)——2013年航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)峰會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孔維寧;四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

2 黃志偉;基于STM32的四軸飛行器控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];中國計(jì)量學(xué)院;2015年

3 劉楨濠;飛行器控制系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

4 肖龍龍;一體化飛行器CAN總線控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

5 張磊;基于DSP的飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

6 吳茂興;飛行器控制系統(tǒng)健康仿真與評(píng)估技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

7 李堯;四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2013年

8 尤方;飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真與研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

9 魏麗文;四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 王東平;基于嵌入式的四軸飛行器控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];華僑大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：923938