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四旋翼飞行器原理图

基于STM32的四旋翼飞行器设计

摘要 四轴飞行器是一种结构紧凑、飞行方式独特的垂直起降式飞行器,与普通飞行器相比,具有结构简单、故障率低和单位体积能够产生更大升力等优点,所以在军事和民用多个领域都有广阔的应用前景,非常适合在狭小空间内执行任务。 本设计采用stm32f103zet6作为主控芯片,3轴加速度传感器mpu6050作为惯性测量单元,通过2.4G无线模块和遥控板进行通信,最终使用PID控制算法以PWM方式控制电子调速器驱动电机实现了四轴飞行器的设计。 关键词:四轴飞行器,stm32;mpu6050,2.4G无线模块.PID.PWM

Abstract Quadrocopter has broad application prospect in the area of military and civilian because of its advantages of simple structure. Small size, low failure rate, taking off and landing ertically . etc. it is suitable for having task in narrow space. This design uses STM32f103zet6 as the master chip, and triaxial accelerometer mpu6050 inertial measurement unit, via 2.4G wireless module and remote control panel for communication. Finally using pid control algorithm with pwm drives the electronic speed controller to change moto to realize the design of quadrocopter. Key word : quadrocopter,stm32,mpu6050,2.4G wireless module ;pid; pwm

2015年全国大学生电子设计大赛四旋翼飞行器论文

2015年全国大学生电子设计竞赛多旋翼自主飞行器(C题) 2015年8月15日

摘要 本文对四旋翼碟形飞行器进行了初步的研究和设计。首先,对飞行器各旋翼的电机选择做了论证,分析了实际升力效率与PWM的关系并选择了此样机的最优工作频率,并重点对飞行器进行了硬件和软件的设计。 本飞行器采用瑞萨R5F100LEA单片机为主控制器,通过四元数算法处理传感器MPU6000采集机身平衡信息并进行闭环的PID控制来保持机身的平衡。整个控制系统包括电源模块、传感器检测模块、电机调速模块、飞行控制模块及微处理器模块等。角度传感器和角速率传感模块为整个系统提供飞行器当前姿态和角速率信号,构成飞行器的增稳系统。本系统经过飞行测试,可以达到设计要求。关键字:R5F100LEA单片机、传感器、PWM、PID控制。

目录 1系统方案 (1) 1.1电机的论证与选择 (1) 1.2红外对管检测传感器的论证与选择 (1) 1.3电机驱动方案的论证与选择 (2) 2系统控制理论分析 (2) 2.1控制方式 (2) 2.2 PID模糊控制算法 (2) 3控制系统硬件与软件设计 (4) 3.1系统硬件电路设计 (4) 3.1.1系统总体框图 (4) 3.1.2 飞行控制电路原理图 (4) 3.1.3电机驱动模块子系统 (5) 3.1.4电源 (5) 3.1.5简易电子示高模块电路原理图 (6) 3.2系统软件设计 (6) 3.2.1程序功能描述与设计思路 (6) 3.2.2程序流程图 (6) 4测试条件与测试结果 (7) 4.1 测试条件与仪器 (7) 4.2 测试结果及分析 (7) 4.2.1测试结果(数据) (7) 4.2.2测试分析与结论 (8) 附录1:电路图原理 (9) 附录2:源程序 (10)

四旋翼飞行器建模与仿真Matlab

四轴飞行器的建模与仿真 摘要 四旋翼飞行器是一种能够垂直起降的多旋翼飞行器,它非常适合近地侦察、监视的任务,具有广泛的军事和民事应用前景。本文根据对四旋翼飞行器的机架结构和动力学特性做详尽的分析和研究,在此基础上建立四旋翼飞行器的动力学模型。四旋翼飞行器有各种的运行状态,比如:爬升、下降、悬停、滚转运动、俯仰运动、偏航运动等。本文采用动力学模型来描述四旋翼飞行器的飞行姿态。在上述研究和分析的基础上,进行飞行器的建模。动力学建模是通过对飞行器的飞行原理和各种运动状态下的受力关系以及参考牛顿-欧拉模型建立的仿真模型,模型建立后在Matlab/simulink软件中进行仿真。 关键字:四旋翼飞行器,动力学模型,Matlab/simulink Modeling and Simulating for a quad-rotor aircraft ABSTRACT The quad-rotor is a VTOL multi-rotor aircraft. It is very fit for the kind of reconnaissance mission and monitoring task of near-Earth, so it can be used in a wide range of military and civilian applications. In the dissertation, the detailed analysis and research on the rack structure and dynamic characteristics of the laboratory four-rotor aircraft is showed in the dissertation. The dynamic model of the four-rotor aircraft areestablished. It also studies on the force in the four-rotor aircraft flight principles and course of the campaign to make the research and analysis. The four-rotor aircraft has many operating status, such as climbing, downing, hovering and rolling movement, pitching movement and yawing movement. The dynamic model is used to describe the four-rotor aircraft in flight in the dissertation. On the basis of the above analysis, modeling of the aircraft can be made. Dynamics modeling is to build models under the principles of flight of the aircraft and a variety of state of motion, and Newton - Euler model with reference

四旋翼飞行器论文(原理图 程序)..

四旋翼自主飞行器(B题) 摘要 系统以R5F100LE作为四旋翼自主飞行器控制的核心,由电源模块、电机调速控制模块、传感器检测模块、飞行器控制模块等构成。飞行控制模块包括角度传感器、陀螺仪,传感器检测模块包括红外障碍传感器、超声波测距模块、TLS1401-LF模块,瑞萨MCU综合飞行器模块和传感器检测模块的信息,通过控制4个直流无刷电机转速来实现飞行器的欠驱动系统飞行。在动力学模型的基础上,将小型四旋翼飞行器实时控制算法分为两个PID控制回路,即位置控制回路和姿态控制回路。测试结果表明系统可通过各个模块的配合实现对电机的精确控制,具有平均速度快、定位误差小、运行较为稳定等特点。

目录 1 系统方案论证与控制方案的选择............................................................................................. - 2 - 1.1 地面黑线检测传感器............................................................................................................. - 2 - 1.2 电机的选择与论证................................................................................................................. - 2 - 1.3 电机驱动方案的选择与论证................................................................................................. - 3 - 2 四旋翼自主飞行器控制算法设计............................................................................................. - 3 - 2.1 四旋翼飞行器动力学模型..................................................................................................... - 3 - 2.2 PID控制算法结构分析.......................................................................................................... - 3 - 3 硬件电路设计与实现................................................................................................................. - 5 - 3.1飞行控制电路设计.................................................................................................................. - 5 - 3.2 电源模块................................................................................................................................. - 6 - 3.3 电机驱动模块......................................................................................................................... - 6 - 3.4 传感器检测模块..................................................................................................................... - 7 - 4 系统的程序设计......................................................................................................................... - 8 - 5 测试与结果分析......................................................................................................................... - 9 - 5.1 测试设备................................................................................................................................. - 9 - 5.2 测试结果................................................................................................................................. - 9 - 6 总结........................................................................................................................................... - 10 - 附录A 部分程序清单.................................................................................................................. - 11 -

四旋翼设计报告

四旋翼自主飞行器(A题) 摘要 四旋翼飞行器是无人飞行器中一个热门的研究分支,随着惯性导航技术的发展与惯导传感器精度的提高,四旋翼飞行器在近些年得到了快速的发展。 为了满足四旋翼飞行的设计要求,系统以STM32F103VET6作为四旋翼自主飞行器控制的核心,处理器内核为ARM32位Cortex-M3 CPU,最高72MHz工作频率,工作电压3.3V-5.5V。该四旋翼由电源模块、电机电调调速控制模块、传感器检测模块、飞行器控制模块等构成。飞行姿态检测模块是通过采用MPU-6050模块,整合3轴陀螺仪、3轴加速度计,检测飞行器实时飞行姿态,实现飞行器运动速度和转向的精准控制。传感器检测模块包括红外障碍传感器、超声波测距模块,在动力学模 型的基础上,将四旋翼飞行器实时控制算法分为两个PID 控制回路,即位置控制回 路和姿态控制回路。测试结果表明系统可通过各个模块的配合实现对电机的精确控制,具有平均速度快、定位误差小、运行较为稳定等特点。 关键词:四旋翼飞行器;STM32;飞行姿态控制;串口PID

目录 1 系统方案论证与控制方案的选择...................................................................- 2 - 1.1 地面黑线检测传感器...................................................................... .............- 2 - 1.2 电机的选择与论证...................................................................... .................- 2 - 1.3 电机驱动方案的选择与论证...................................................................... .- 2 - 2 四旋翼自主飞行器控制算法设计...................................................................- 3 -

四旋翼直升机的动力学原理

冯如杯论文 《四旋翼飞行器的设计与控制》 院(系)名称机械工程及自动化学院 作者姓名薛骋豪 学号35071422 指导教师梁建宏 2008年3月22日

四旋翼飞行器的设计与控制 薛骋豪 摘要 四旋翼直升机,其主旋翼分成前后与左右两组,旋转时方向相反,因此与一般直升机最主要的不同点为四旋翼直升机不需要用尾旋翼来平衡机体。因为四旋翼直升机为不稳定系统,因此需利用旋转专用的感测器:陀螺仪来感知机身的平衡程度并将讯号传送至微控制器,再通过微控制器内部程序的运算产生控制信号来控制机体上四个旋翼的转速,以维持整个机身的平衡促使四旋翼直升机能顺利飞行。 关键词:四旋翼、VTOL(垂直起降)、矩阵控制、 Abstract Quadrotor, its main rotor divides into with two about groups from beginning to end, in opposite direction while rotating, so Quadrotor and does not need to fasten the wing and having the balance organism for four with the end with the main difference of general helicopter. Whether four fasten wing helicopter stable system, need to utilize and rotate the special-purpose detecting device. The gyroscope comes to perceive balancing the degree and conveying the signal to the little controller of the fuselage, and then produce the control signal to control four rotational speed of fastenning the wings on the organism through the operation of the procedure within the little controller, impel four to fly smoothly while Quadrotor for the balance of maintaining the whole fuselage. Key words: Quadrotor、VTOL(Vertical Take-Off and Landing)、matrix control

基于WIFI的智能多功能微型四旋翼飞行器设计

基于WIFI的智能多功能微型四旋翼飞行器设计 摘要:本文基于WIFI无线传输技术,通过建立四旋翼飞行器的空气动力数学模型,结合实际需求分析,通过单片机总控,各功能模块有机整合,优化软硬件设计,完成最终制作调试,实现飞行器的自由巡航、悬停、降落和视频探测等功能,达到了预期设计目标。 关键词:WIFI;四旋翼;飞行器 1.引言 四旋翼飞行器是一种可以实现垂直起降的旋翼式无人飞行器,具有操控简单,体积小,机动性强,启动快,方便拍摄等优点,能及时地将诸如地震、矿难等特殊现场第一手资料传送回控制中心,帮助我们了解现场状况并作出正确判断[1]。 国外对旋翼式飞行器的研究较多且较深入,我国在该领域的研究起步较晚,成果相对较弱,并且侧重点有所不同,有的侧重数学建模,有的侧重自动控制与研发等等[2]。 本文于是针对自然灾害等特殊现场设计了一种基于WIFI的智能多功能四旋翼飞行器,采用独立控制的四旋翼,升力更大,同时可狭小空间内起降,还具有机械结构简单、机动灵活、操控性高及成本低等优势。 2.建立动力学模型 2.1 坐标变换 四旋翼飞行器的四个旋翼都高速旋转,其所受的空气动力比较复杂,要建立非常准确的空气动力学模型比较困难,为了简化四旋翼飞行器的数学模型,可忽略其弹性形变[3]。为了相对准确的描述飞行器运动状态,建立三维数学坐标系,也叫机体坐标系。OX轴指向地平面方向,由右手定则确定OY轴和OZ轴的方向。用原点O表示飞行器的重心,则OX轴指向飞行器的前方,OY轴指向飞行器的右方,OZ轴指向飞行器的上方。地面三维坐标系与机体坐标系之间存在三个欧拉角:偏航角ψ(沿Z轴方向)、滚动角φ(沿X轴方向)和俯仰角q(沿Y轴方向)。两个坐标系之间的关系如下: ,,(1) 可进一步的转换矩阵得: (2) 经计算可得如下坐标转换公式:

四旋翼飞行器实验报告

实验报告 课程名称:《机械原理课内实验》 学生姓名:徐学腾 学生学号:1416010122 所在学院:海洋信息工程学院 专业:机械设计制造及其自动化 报导教师:宫文峰 2016年6 月26 日

实验一四旋翼飞行器实验 一、实验目的 1.通过对四旋翼无人机结构的分析,了解四旋翼无人机的基本结构、工作的原理和传动控制系统; 2. 练习采用手机控制终端来控制无人机飞行,并了解无人机飞行大赛的相关内容,及程序开发变为智能飞行无人机。 二、实验设备和工具 1. Parrot公司AR.Drone 2.0四旋翼飞行器一架; 2. 苹果手机一部; 3. 蓝牙数据传输设备一套。 4. 自备铅笔、橡皮、草稿纸。 三、实验内容 1、了解四旋翼无人机的基本结构; 2、了解四旋翼无人机的传动控制路线; 3、掌握四旋翼无人机的飞行控制的基本操作; 4、了解四旋翼无人机翻转动作的机理; 5、能根据指令控制无人机完成特定操作。 四、实验步骤 1、学生自行用IPHONE手机下载并安装AR.FreeFlight四旋翼飞行器控制软件。 2、检查飞行器结构是否完好无损; 3、安装电沲并装好安全罩; 4、连接WIFI,打开手机AR.FreeFlight软件,进入控制界面; 5、软件启动,设备连通,即可飞行。 6、启动和停止由TAKE OFF 控制。 五、注意事项 1.飞行器在同一时间只能由一部手机终端进行控制; 2. 飞行之前,要检查螺旋浆处是否有障碍物干涉; 3. 飞行之后禁止用手去接飞行器,以免螺旋浆损伤手部; 4. 电量不足时,不可强制启动飞行; 5. 翻转特技飞行时,要注意飞行器距地面高度大于4米以上; 6. 飞行器不得触水; 7. 飞行器最大续航时间10分钟。

四旋翼飞行器的结构形式和工作原理

四旋翼飞行器的结构形式和工作原理 1.结构形式 直升机在巧妙使用总距控制和周期变距控制之前,四旋翼结构被认为是一种最简单和最直观的稳定控制形式。但由于这种形式必须同时协调控制四个旋翼的状态参数,这对驾驶员认为操纵来说是一件非常困难的事,所以该方案始终没有真正在大型直升机设计中被采用。这里四旋翼飞行器重新考虑采用这种结构形式,主要是因为总距控制和周期变距控制虽然设计精巧,控制灵活,但其复杂的机械结构却使它无法再小型四旋翼飞行器设计中应用。另外,四旋翼飞行器的旋翼效率相对很低,从单个旋翼上增加拉力的空间是非常有限的,所以采用多旋翼结构形式无疑是一种提高四旋翼飞行器负载能力的最有效手段之一。至于四旋翼结构存在控制量较多的问题,则有望通过设计自动飞行控制系统来解决。四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源,旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向,四个旋翼处于同一高度平面,且四个旋翼的结构和半径都相同,旋翼1和旋翼3逆时针旋转,旋翼2和旋翼4顺时针旋转,四个电机对称的安装在飞行器的支架端,支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。四旋翼飞行器的结构形式如图1.1所示。

图1.1四旋翼飞行器的结构形式 2.工作原理 典型的传统直升机配备有一个主转子和一个尾桨。他们是通过控制舵机来改变螺旋桨的桨距角,从而控制直升机的姿态和位置。四旋翼飞行器与此不同,是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速,实现升力的变化,从而控制飞行器的姿态和位置。由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化,这样会导致其动力部稳定,所以需要一种能够长期保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机,因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力,同时却有六个状态输出,所以它又是一种欠驱动系统。

电子设计大赛国赛_四旋翼自主飞行器A题

2013年全国大学生电子设计竞赛课题:四旋翼自主飞行器(B 题) 【本科组】 2013年9月7日

摘要 为了满足四旋翼飞行器的设计要求,设计了以微控制器为核心的控制系统和算法。首先进行了各单元电路方案的比较论证,确定了硬件设计方案。四旋翼飞行器采用了固连在刚性十字架交叉结构上的4个电机驱动的一种飞行器,以78K0R CPU內核为基础,围绕新的RL78 CPU內核演化而来的RL78/G13作为控制核心,工作频率高达32MHz,工作电压1.6V-5.5V,适合各种类型的消费类电子和工业应用, 满足8/16位微控制器的需求,有助于降低系统功耗,削减总系统的构建成本。采用9926B MOS管芯片的驱动直流电机,该驱动芯片具有内阻小、负载电流大、且控制简单的特性。通过采用MPU-6050整合的3轴陀螺仪、3轴加速器,并含可藉由第二个I2C端口连接其他厂牌之加速器、磁力传感器、或其他传感器的数位运动处理(DMP: Digital Motion Processor)硬件加速引擎,由主要I2C端口以单一数据流的形式,向应用端输出完整的9轴融合演算技术InvenSense的运动处理资料库,可处理运动感测的复杂数据,降低了运动处理运算对操作系统的负荷,实现了四旋翼飞行器运动速度和转向的精准控制。通过HC-SR04超声波测距模块实现了对四旋翼飞行器飞行高度的准确控制。通过激光传感器,实现了四旋翼飞行器沿黑线前进,在规定区域起降,投放铁片等功能,所采用的设计方案先进有效,完全达到了设计要求。 关键词:四旋翼自主飞行器,E18-D50NK光电传感器,寻线,超声波,单片机。

四旋翼自主飞行器(B 题) 【本科组】 1系统方案 本系统主要由电源模块、电机驱动模块、光电循迹模块模块、超声波测高模块、姿态传感器模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 电源模块的论证与选择 方案一:采用线性元器件LM7805三端稳压器构成稳压电路,为单片机等其他模块供电,输出纹波小,效率低,容易发热。 方案二:采用元器件2596为开关稳压芯片,效率高,输出的纹波大,不容易发热。 方案三:采用线性元器件2940构成稳压电路,为单片机等其他模块供电,输出纹波小,效率高,不容易发热,综合性能高。 综合以上三种方案,选择方案三。 1.2 电机驱动模块的论证与选择 方案一:采用三极管驱动,由于输出电流很大,容易发热, 方案二:采用L298N电机驱动模块,通过电流大,容易发热,使得电机转速变慢,载重量变小。 方案三:采用场效应管9926B芯片组成的电机驱动模块,驱动能力好。能承受的最大电流为7.5A,符合要求。 综合以上三种方案,选择方案三。 1.3 光电循迹模块的论证与选择 方案一:采用CCD摄像头采集图片经过算法处理循迹,前瞻性比较好、循迹效果好,但是处理程序复杂、成本高。 方案二:采用红外对管,有效距离太短,不能满足实际循迹要求。 方案三:采用E18-D50NK光电传感器,这是一种集发射与接收于一体的光电传感器, 检测距离可以根据要求进行调节。探测距离远、受可见光干扰小、前瞻性较好、抗干扰性较好。

四旋翼飞行器设计资料

四旋翼飞行器的设计 四旋翼微型飞行器是一种以4个电机作为动力装置.通过调节电机转 速来控制飞行的欠驱动系统;为了实现四旋翼微型飞行器的自主飞行 控制,对飞行控制系统进行了初步设计,并且以C8051F020单片机为计算控制单元,给出了飞行控制系统的硬件设计,研究了设计中的关键技术;由于采用贴片封装和低功耗的元器件,使飞行器具有重量轻、体积小、功耗低的优点;经过多次室内试验,该硬件设计性能可靠,能满足飞行器起飞、悬停、降落等飞行模态的控制要求. 一.微小型四旋翼飞行器的发展前景 根据微小型四旋翼飞行器发展现状和相关高新技术发展趋势, 预计它将有以下发展前景。 1 )随着相关研究进一步深入,预计在不久的将来小型四旋翼飞行 器技术会逐步走向成熟与实用。任务规划、飞行控制、无 G P S 导航、视觉和通信等子系统将进一步健全和完善,使其具有自主起降和全天候抗干扰稳定飞行能力。它未来的主要技术指标:任务半径 5 k m,飞行高度 1 0 0 m,续航时间 1 h ,有效载荷约 5 0 0 g ,完全能够填补目前国际上在该范围内侦察手段的空白。 2 )未来的微型四旋翼飞行器将完全能够达到美国国防预研局对 M A V基本技术指标的要求。随着低雷诺数空气动力学研究的深入,以及纳米和 M E MS 技术的发展,四旋翼 M A V必然取得理论和工程上的突破。它将是一种有 4个旋翼的可飞行传感器芯片,是一

任务与通信等子与能源、动力导航与控制、 ( 个集成多个子系统系统) 的高度复杂ME M S系统;不但能够在空中悬停和向任意方向机动飞行,还 能飞临、绕过甚至是穿过目标物体。此外,它还将拥有良好的隐身功能和信息传输能力。 3 )微小型四旋翼飞行器的编队飞行与作战应 在未来的战争中,微小型四旋翼飞行器的任务之一将是对敌方进行电子干扰并攻击其核心目标。单个微小型飞行器的有效载荷量毕竟有限,难以有效地完成任务,而编队飞行与作战不仅可以极大地提高有效载荷量,还能够增强其突防能力。 二.四旋翼飞行器的国内外研究现状 目前世界上存在的四旋翼飞行器基本上都属于微小型无人飞行器,一般可分为3类:遥控航模四旋翼飞行器、小型四旋翼飞行器以及微型四旋翼飞行器。 (1)遥控航模四旋翼飞行器 遥控航模四旋翼飞行器的典型代表是美国Dfaganflyer公司研制的Dragan.flyer III和香港银辉(silverlit)玩具制品有限公司研制的X.UFO。Draganflyer III是一款世界著名的遥控航模四旋翼飞行器,主要用于航拍。机体最大长度(翼尖到翼尖)76.2cm,高18cm,重481.19:旋翼直径28cm,重69;有效载荷113.29;可持续飞行16--20min。Draganflyer III采用了碳纤维和高性能塑料作为机体材料,其机载电子设备可以控1书1]4个电机的转速。另外,还使用

四旋翼飞行器 设计报告

大学生电子设计竞赛 设计报告 摘要:本设计实现基于STM32开发板的十字形四旋翼飞行器,四旋翼由主控制板、陀螺仪、电机模块、超声波测距、电源和投弹打靶模块等六部分组成。其中,控制核心STM32负责飞行器姿态数据接收和飞行姿态控制;陀螺仪采用MPU6050模块,该模块经过卡尔曼滤波处理采集的数据,输出数据,用PID控制算法对数据进行处理,同时,解算出相应电机需要的的PWM增减量,及时调整电机转速,调整飞行姿态,使飞行器的飞行的更加稳定。电机模块通过电调控制无刷直流电机,超声波传感器进行测距,起飞后悬停在一定高度,打靶后降落。 关键词:四旋翼;PID控制;陀螺仪,姿态角,电机控制

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目录 1系统方案 (1) 1.1控制系统选择方案 (1) 1.2飞行姿态控制方案论证 (1) 1.3角度测量模块的方案论证 (2) 1.4高度测量模块方案论证.............................................. 错误!未定义书签。2理论分析与计算 (2) 2.1控制模块 .................................................................... 错误!未定义书签。 2.2机翼电机 .................................................................... 错误!未定义书签。 2.3飞行姿态控制单元 (3) 3电路与程序设计 (4) 3.1系统总体设计思路 (4) 3.2主要元器件清单......................................................... 错误!未定义书签。 3.3系统框图 .................................................................... 错误!未定义书签。 3.3.1系统硬件框图 ..................................................... 错误!未定义书签。 3.3.2系统软件框图 ..................................................... 错误!未定义书签。4测试方案与测试结果.. (5) 5结论 (6) 3

电赛四旋翼飞行器

2014年电子设计竞赛 四旋翼自主飞行器(G题) 2013年9月11日

目录 摘要关键词 (1) 一系统方案 (2) 1.1控制系统的选择 (2) 1.2飞行姿态控制的论证与选择 (2) 1.3电机的选择 (2) 1.4高度测量模块的论证与选择 (2) 1.5电机调速模块的选择 (2) 1.6循迹模块的方案选择 (2) 1.7薄铁片拾取的方案的论证与选择 (2) 1.8角速度与角加速度测量模块选择 (3) 二设计与论证 (3) 2.1控制方法设计 (3) 2.1.1降落及飞行轨迹控制设计 (3) 2.1.2飞行高度控制设计 (4) 2.1.3飞行姿态控制设计 (4) 2.1.4铁片拾取与投放控制设计 (4) 2.2参数计算 (5) 三理论分析与计算 (5) 3.1Pid控制算法分析..............................................................................................5. 3.2飞行姿态控制单元 (6) 四电路与程序设计 (7) 4.1系统组成 (7) 4.2 原理框图 (7) 4.3电路图 (8) 4.4系统软件与流程图 (9) 五测试方案与测试条件 (11) 5.1测试方案 (11) 5.2测试条件 (11) 六结论 (11) 附录 (12) 附一:元器件明细表 (12) 附二:仪器设备清单 (12)

附三:源程序 (12) 摘要:本系统由数据采集、数据信号处理和飞行姿态和航向控制部分组成。系统选用STC89C52单片机作为主控芯片,对从MPU-6050芯片读取到的一系列数据进行PID算法处理并给飞行器的电调给出相应指令从而达到对飞行器的飞行姿态的控制。采用MPU-6050芯片采集四旋翼飞行器的三轴角速度和三轴角加速度数据。用红外传感器来检测出黑色指示线,以保证飞行器不脱离指定飞行区域及达到指定圆形区域。利用超声波传感器来检测飞行器与地面的距离,以保证飞行器能越过一米示高线。利用电磁铁来吸取和投放铁片。 关键词:STC89C52单片机 MPU-6050模块激光传感器循迹电磁铁拾取铁片超声波测距定高 PID算法

轴飞行器作品说明书

四轴飞行器 作品说明书 摘要 四轴飞行器在各个领域应用广泛。相比其他类型的飞行器,四轴飞行器硬件结构简单紧凑,而软件复杂。本文介绍四轴飞行器的一个实现方案,软件算法,包括加速度计校正、姿态计算和姿态控制三部分。校正加速度计采用最小二乘法。计算姿态采用姿态插值法、需要对比这三种方法然后选出一种来应用。控制姿态采用欧拉角控制或四元数控制。 关键词:四轴飞行器;姿态;控制

目录 1.引言 (1) 2.飞行器的构成? (1) .硬件构成..............................................1? 机械构成 (1) 电气构成 (3) .软件构成 (3) 上位机 (3) 下位机........... . (4) 3.飞行原理........... ................................ (4) . 坐标系统 (4) .姿态的表示 (5) .动力学原理 (5) 4.姿态测量........... ................................ (6) .传感器校正 (6) 加速度计和电子罗盘 (6) 5.姿态控制 (6) .欧拉角控制 (6) .四元数控制 (7) 6.姿态计算 (7) 7.总结 (8) 参考文献 (9)

四轴飞行器最开始是由军方研发的一种新式飞行器。随着MEMS?传感器、单片机、电机和电池技术的发展和普及,四轴飞行器成为航模界的新锐力量。到今天,四轴飞行器已经应用到各个领域,如军事打击、公安追捕、灾害搜救、农林业调查、输电线巡查、广告宣传航拍、航模玩具等。 目前应用广泛的飞行器有:固定翼飞行器和单轴的直升机。与固定翼飞行器相比,四轴飞行器机动性好,动作灵活,可以垂直起飞降落和悬停,缺点是续航时间短得多、飞行速度不快;而与单轴直升机比,四轴飞行器的机械简单,无需尾桨抵消反力矩,成本低?。 本文就小型电动四轴飞行器,介绍四轴飞行器的一种实现方案,讲解四轴飞行器的原理和用到的算法,并对几种姿态算法进行比较。 2.飞行器的构成 四轴飞行器的实现可以分为硬件和软件两部分。比起其他类型的飞行器,四轴飞行器的硬件比较简单,而把系统的复杂性转移到软件上,所以本文的主要内容是软件的实现。? .硬件构成? 飞行器由机架、电机、螺旋桨和控制电路构成。 机械构成? 机架呈十字状,是固定其他部件的平台,本项目采用的是碳纤维材料的机架。电机采用无刷直流电机,固定在机架的四个端点上,而螺旋桨固定在电机转子上,迎风面垂直向下。螺旋桨按旋转方向分正桨和反桨,从迎风面看逆时针转的为正桨,四个桨的中心连成的正方形,正桨反桨交错安装。 CA D设计机架如图: 整体如图2-1: 电气构成 电气部分包括:控制电路板、电子调速器、电池,和一些外接的通讯、传感器模块。控制电路板是电气部分的核心,上面包含MCU、陀螺仪、加速度计、电子罗盘、气压计等芯片,负责计算姿态、处理通信命令和输出控制信号到电子调速器。电子调速器简称电调,用于控制无刷直流电机。 电气连接如图2-2所示。 .软件构成

四轴飞行器结题报告

学校名称: 队长姓名: 队员姓名: 指导教师姓名:2013年9月6日

摘要 本次比赛我们需要很好地控制飞行器,让它自主完成比赛应该完成的任务。 本文的工作主要针对微型四旋翼无人飞行器控制系统的设计与实现问题展开。首先制作微型四旋翼无人飞行器实验平台,其次设计姿态检测算法,然后建立数学模型并设计姿态控制器和位置控制器,最后通过实验对本文设计的姿态控制器进行验证。设计机型设计全部由小组成员设计并制作,部分元件从网上购得,运用RL78/G13作为主控芯片,自行设计算法对飞行器进行,升降,俯仰,横滚,偏航等姿态控制。并可以自行起飞实现无人控制的自主四轴飞行器。 关键字:四旋翼无人飞行器、姿态控制、位置控制

目录 第1章设计任务.................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 研究背景与目的........................................................................ 错误!未定义书签。 1.2 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.3...................................................................................................... 错误!未定义书签。第2章方案论证.................................................................................... 错误!未定义书签。 2.1...................................................................................................... 错误!未定义书签。 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。第3章理论分析与计算........................................................................ 错误!未定义书签。 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。第4章测试结果与误差分析................................................................ 错误!未定义书签。 4.1...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.3...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.4 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。第5章结论心得体会............................................................................ 错误!未定义书签。 5.1 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。.................................................................................................................. 错误!未定义书签。 2设计任务: 基本要求 (1)四旋翼自主飞行器(下简称飞行器摆放在图1所示的A区,一键式

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