四旋翼小型無人飛行器.pdf

1、隨著計算機科學(xué)和自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能化機器人的研發(fā)和應(yīng)用逐漸成為學(xué)術(shù)團體和科研機構(gòu)的焦點。四旋翼飛行器作為智能化機器人研究領(lǐng)域中的一員，涉及眾多領(lǐng)域的高、精、尖技術(shù)，并憑借其新穎的結(jié)構(gòu)、靈活的操縱性等優(yōu)勢，在國防領(lǐng)域、商用及民用領(lǐng)域等受到了越來越多的關(guān)注。
　　本文在介紹了國內(nèi)外四旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景的基礎(chǔ)上，旨在設(shè)計一種能滿足基本飛行運動要求的四旋翼小型無人飛行器。通過研究四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)、工作原理、

2、姿態(tài)解算和姿態(tài)控制過程，設(shè)計了一款以Stm32單片機為核心，MPU6050為慣性測量單元的飛行控制系統(tǒng)。四旋翼飛行系統(tǒng)包括四旋翼飛行器、手持遙控器和上位機。四旋翼飛行器部分的MPU6050傳感器是集三軸陀螺儀與三軸加速度傳感器于一體的傳感器，將測量的角速度量和加速度量的數(shù)值傳送給Stm32進行數(shù)據(jù)融合，解算出當(dāng)前的姿態(tài)，然后接收手持遙控器通過無線系統(tǒng)發(fā)來的運動指令，與之前的目標(biāo)姿態(tài)融合成當(dāng)前的目標(biāo)姿態(tài)，通過當(dāng)前的姿態(tài)和目標(biāo)姿態(tài)計算出姿態(tài)

3、差，然后將姿態(tài)差反饋到PID控制器，計算出四個電機的油門，不斷的調(diào)節(jié)當(dāng)前的姿態(tài)到目標(biāo)姿態(tài)，即可實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動。四旋翼飛行器的姿態(tài)，電池電量等數(shù)據(jù)可以無線傳輸?shù)竭B接到電腦的手持遙控器，進而在上位機上可以3D顯示四旋翼的姿態(tài)運動情況；同樣，可以通過改變上位機上某些參數(shù)的值進而改變四旋翼飛行器的相應(yīng)參數(shù)，這在調(diào)試過程中是非常方便的。
　　論文最后對基于四元數(shù)的姿態(tài)解算算法進行了數(shù)據(jù)分析，可以驗證橫滾角的靜態(tài)誤差<0.826°,俯仰角