基于STM32的四轴飞行器飞控系统设计

四轴飞行器因具有结构简单、体积小、故障率低、能垂直起降等优点,在军事、民用等领域都有广阔的应用前景。本设计采用STM32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方式驱动空心杯电机实现了四轴飞行器的设计。     

基于STM32单片机的三叶浆四旋翼飞行器设计

针对现阶段三叶桨四旋翼飞行器平衡难以控制的问题,该文基于STM32单片机设计了一个三叶桨四旋翼飞行器,该飞行器采用四元数转欧拉角算法和PID调节器,实现了角速度与加速度到角度的转换。该飞行器利用STM32 F103CBT6与L3G4200d姿态传感器对陀螺仪、加速度计数据进行采集,达到了控制三叶桨平衡的目的。测试结果表明,该飞行器实现了平衡起飞,飞行高度在0-50m以内,起飞转速平均为4500转左右。与普通的二叶桨四旋翼飞行器相比,在同样的遥控油门推动下,三叶桨的四旋翼飞行器比二叶桨飞的更高,电池的使用时间更长。     

基于STM32和OV2640的自主循迹四旋翼飞行器设计

本四旋翼自主飞行器采用STM32F407ARM芯片作为飞控主控制核心,硬件包括了飞行姿态采集模块、超声波测距模块、摄像头循迹模块、无刷电机驱动模块以及STM32F407摄像头数据处理模块等。飞行姿态处理由MPU-9150加速度计陀螺仪提供,实现了飞行器的平稳飞行。超声波测距模块和摄像头循迹模块为飞行器提供导航参数,使飞行器可以按照规定航线并以一定高度飞行。为了保证摄像头数据处理的实时性,本设计中增加了一片STM32F407芯片专门处理摄像头数据。通过姿态解算、PID控制算法、摄像头数据采集处理,使飞行器实现一键式起飞,定高跟着赛道线稳定飞行,最终平稳降落。通过多次测试,证明该基于双STM32芯片和OV2640的自主循迹四旋翼飞行器稳定、可靠。     

基于混合滤波的四轴飞行器的姿态解算

针对四轴飞行器的姿态解算出现的姿态角数据漂移问题,提出一种基于Mahony滤波和互补滤波相结合的混合滤波算法,将传感器采集到的加速度、角速度以及磁场强度数据进行融合,利用加速度计和磁力计的向量偏差来对姿态解算过程中陀螺仪产生的积分累计误差进行修正.最后,建立姿态解算测试平台对混合滤波算法进行实验验证.实验结果表明,采用混合滤波算法的一次迭代滤波所需的平均用时为3.826 ms,比其他算法的平均用时短,混合滤波能有效地修正陀螺仪的积分累计误差,在降低运算复杂度的同时提高姿态解算的精度.     

四轴飞行器姿态控制系统设计

四轴飞行器具有不稳定、非线性、强耦合等特性,姿态控制是四轴飞行器飞行控制系统的核心;通过分析四轴飞行器的飞行原理,根据其数学模型和系统的功能要求,设计了四轴飞行器的姿态控制系统;该系统采用stm32系列32位处理器作为主控制器,使用ADIS16355惯性测量单元等传感器用于姿态信息检测;系统基于模块化设计的思想,各传感器都使用数字接口进行数据交换,结构简单;使用PID控制算法进行姿态角的闭环控制,实验结果表明,飞行器能较好的稳定在实验平台上,系统满足四轴飞行器室内飞行姿态控制的要求.     

基于STM32的四旋翼飞行器的姿态最优估计研究

为了解决传感器自身累计误差和周围环境随机误差对姿态最优估计影响的问题,提出了一种基于STM32的姿态解算系统设计方案。该系统由低成本的航姿参考系统(AHRS)和STM32F405微处理器组成。采用四元数坐标换算,将陀螺仪、加速度计和磁罗盘三者数据进行融合,姿态偏差采用双环PI控制器进行修正,并采用互补滤波算法解算出飞行器姿态信息。搭建了四旋翼飞行器半实物仿真平台,模拟飞行器空中悬停时姿态。实验结果表明,该系统较好地解决了噪声干扰与姿态最优估计问题,实现了长时间稳定地输出准确可靠的姿态数据的要求。     

基于Multiwii的开源四轴飞行器

基于Multiwii的开源四轴飞行器是目前主流的开源四轴项目之一。该文介绍了四轴飞行器的概念和特性,对Multiwii四轴飞行器的硬件组成、安装调试以及关键技术做了一定的探讨。实验结果表明,该飞行器能较好地执行飞行任务。     

基于Multiwii的开源四轴飞行器

基于Multiwii的开源四轴飞行器是目前主流的开源四轴项目之一。该文介绍了四轴飞行器的概念和特性，对Multi-wii四轴飞行器的硬件组成、安装调试以及关键技术做了一定的探讨。实验结果表明，该飞行器能较好地执行飞行任务。     

基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计

四旋翼飞行器控制系统的性能决定了飞行效果的优劣,如何改善飞行控制系统使其拥有更良好的表现成为近几年的研究热点。根据四旋翼飞行器的飞行原理,设计了一种新型四旋翼飞行器控制系统。该系统以STM32作为主控制器,配合各姿态传感器实现飞行器姿态及位置的控制,并结合以姿态角为主要误差源的双环结构PID控制器,提高了飞行器的平稳性。经实际飞行验证,该飞行控制系统方案能够取得较稳定的飞行效果。     

基于STM32的微型四旋翼飞行器的设计

微型四旋翼飞行器是一种结构简单、外形新颖、性能优良的垂直起降无人机,具有重要的军事和民用价值,是当前的研究热点。介绍了以STM32为微控制器、以CC3000 Wi－Fi模块为通信控制媒介、以MEMS九轴姿态传感器（三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁阻传感器）以及气压传感器作为姿态感知的四旋翼飞行器的设计。给出了系统控制核心设计、电源模块设计、惯性测量模块设计,电机驱动模块设计,Wi－Fi无线通信模块设计。     

简易数字控制四轴飞行器的设计与实现

设计了基于单片机STM8的简易数字控制四轴飞行器,硬件电路设计主要包括控制电路、传感器电路、电机驱动电路以及无线通信电路等。在软件算法上采用四元素姿态算法,可以完成对飞行角度准确控制。最后制作实物后经过测试,该系统能够达到技术指标设计要求,而且具有价格低以及操作容易的特点,可满足一般玩家娱乐性的要求。     

基于STM32单片机四旋翼飞行器建模分析与设计

针对四旋翼飞行器稳定性差、控制难的问题,使用牛顿-欧拉方程建立了数学模型,提出了姿态解算的实现方法。设计了以STM32单片机为控制核心,加速度计、陀螺仪及磁力计等组成的硬件控制电路。提出将加速度计解算出的角度数据与陀螺仪解算出的角度数据进行融合,通过卡尔曼滤波滤去干扰信号,保证了角度数据的准确性。设计了三路串级PID控制器,通过对横滚角、俯仰角、偏航角3种姿态角进行控制,实现了对飞行器的悬停、前进、后退、左转、右转等控制。经室内外飞行测试表明,飞行器可以平稳飞行。     

基于变论域模糊PID控制的四轴飞行器避障分析

针对飞行器在复杂环境中精准避障问题,提出一种基于变论域模糊PID控制的四轴飞行器,对其控制系统避障误差进行仿真验证。基于飞行器原理分析,采用欧拉坐标建立飞行器俯仰、翻滚和偏航位姿数学模型;根据飞行器建立运动模型,确定控制方式;通过改变引入伸缩因子与改变控制论域,提高控制避障精度。采用MATLAB软件对两种控制器的四轴飞行器运动避障误差进行仿真对比,结果表明采用变论域模糊PID控制的四轴飞行器响应时间缩短,最大避障误差为0.49 mm,控制性能与稳定性良好,能够满足四轴飞行器精准避障的控制要求。     

基于STM32的四旋翼飞行器姿态解算的研究

分析了四旋翼飞行器的姿态解算原理,提出了一种基于 STM32的姿态测量系统。系统由 STM32F407微控制器和捷联惯性测量组件(IMU)组成。利用四元数描述姿态进行坐标换算,采用多传感器数据融合方案,通过互补滤波算法进行数据融合,获取精确的姿态角,并完成姿态解算。实验结果表明,采用互补滤波算法有效融合了捷联惯性测量组件的传感器数据,实现了四旋翼飞行器的高精度姿态解算。     

基于四轴飞行器的短距离低空运输系统的设计

为实现四轴飞行器在短距离低空运输方面的应用,设计了一种基于四轴飞行器的运输系统,该系统可实现运载物品并将其投放至指定地区的功能。系统以两片STM32F103为控制核心,一片作为从机,实现系统的姿态控制、图像采集、无线传输、物资运输等功能;另一片作为主机,可向从机发送图像采集指令并将图像数据传至上位机显示。 图像采集模块采用高清摄像头+CPLD+SDRAM的FIFO模式,在不影响控制中心运算速度和内存使用率的情况下,使系统能够并行完成姿态控制、图像采集、物资运输等操作。根据四轴飞行器的负载能力设计了一款运输箱,并利用大功率驱动芯片BTS7960驱动电机将物品投放出去,从而实现低空运输的功能。     

四轴飞行器视觉导航系统设计

采用基于计算机视觉的视觉导航技术,设计了一种符合四轴飞行器定点降落的视觉导航系统。在地面铺设着陆平台,利用机载摄像头采集周围环境图像,并进行特征点提取,确定四轴飞行器位置,通过无线通信的方式发送控制指令,实现对四轴飞行器的飞行过程导航控制。     

四轴飞行器姿态控制系统设计

由于四轴飞行器系统具有不稳定、非线性、强耦合等特性,所以姿态控制在飞行器完成飞行任务的过程中尤为 重要。本文着重对飞行器姿态控制算法进行研究。首先对飞行器建立合理的坐标系,根据角度传感器所测得的角度,得到以 四元数表示的姿态转换矩阵。根据空气动力学原理,牛顿第二定律,对飞行器建立动力学模型,得到四个独立通道的控制输入 量,该控制输入量可以通过控制四轴飞行器各个方向的加速度来对飞行器进行姿态控制。     

基于四轴飞行器的合训类本科毕业设计实践

针对信息化战争的发展趋势和基础合训类学员的任职需求,以提高学员的综合实践能力和激发学员的学习兴趣为目的,介绍基于AR.Drone四轴飞行器开展飞行器控制软件的合训类本科毕业设计的探索实践。     

四轴飞行器仿真系统设计

本文设计了一种四轴飞行器仿真系统,介绍了系统的总体结构,并重点介绍了其中的三个构成模块。本文设计的仿真系统采用模块化的思想,结构清晰,对其他四轴飞行器相关研究有一定的借鉴意义。