四轴飞行器的研究与制作

【摘要】从1907年开始,四轴飞行器就不断的被广泛研究。特别是小四轴在实际生活中具有广大的应用前景,被研究的更加广泛。其中四轴飞行器所涉及到的技术包含有：机械结构、飞行动力学、自动控制、导航、电路设计等多个方面。通过自己研制一个四轴飞行器,不但可以学习多方面的技术,同时在制作的过程中,也可以开阔自己的视野,了解当前嵌入式控制这个专业的发展情况,对后期的工作也有很大的帮助。本论文研制的四轴飞行器,硬件设计包括：采用STM32系列的单片机作为主控制器、六轴姿态传感器MPU6050采集飞行器运动中的加速度和偏转角速度、电子罗盘HMC5883L采集磁场量、USB转串口芯片采用的是CP2104、TP4056为锂电池提供4.2V的充电电压,并且充电电流可控、采用内部的通用定时器接口来实现遥控输入PWM波形的捕获功能和输出PWM波形控制电机的运转速度。论文中完成的软件设计包含有：串口通信的配置,实现飞控板与上位机的连通、传感器数据的读取,并采用捷联导航控制方法解算当前姿态,并以欧拉角的形式输出、配置定时器实现输入捕获和PWM波形输出的功能、应用数字PID控制器计算遥控器输入的期望姿态与当前飞行器姿态的偏差,计算输出PWM波形的占空比,来调整四个旋翼的旋转速率从而实现四轴飞行器六个自由度的飞行状态。经过后期的调试,整个系统的各个模块都能够正常运行,并且可以完成简单的飞行动作。
【作者】万俊；
【导师】李志扬；
【作者基本信息】华中师范大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】四轴飞行器；捷联导航；PID控制器；STM32控制器；

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