无线遥控的四轴电机驱动模块的设计学位论文.doc

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1、广西科技大学普通本科毕业设计（论文）说明书课题名称无线遥控的四轴电机驱动模块的设计学院电气与信息工程学院专业测控技术与仪器班级测控121学号201200304002-5-姓名黄诚文指导教师陈政强2016年5月17日摘要四轴飞行器是成本比较低的遥控控制飞行对象。和其他的形式的飞行机器对比，四旋翼飞行器软件复杂（尤其是算法），而硬件层面简单精细。本文介绍一个通过无线遥控方式，控制被控端的四轴电机完成正反转及调速（被控端具有初步的自身姿态调整功能）控制方案的设计。文中重点介绍了硬件系统的工作原理和软件算法原理，主要包括遥控模块、飞控控制硬件模块组成和飞行

2、姿态解算几个内容。遥控模块采用2.4GHz无线通信技术，飞控模块采用嵌入式系统结合陀螺仪及加速度传感器构成，完成姿态解算和飞行控制功能。姿态解算采用基于四元数的姿态解算互补滤波算法，通过读取传感器的数据，把这些数据解算成飞行器的姿态，并用四元数和欧拉角分别表示出来。最后通过飞行器PID参数调试让飞控达到理想的状态。关键词：遥控；无线通信；四轴飞行器；控制；姿态-5-ThedesignofQuadcoptermotordrivemodulebywirelessremotecontrolCheng-wenHuangAbstractQuadcopteri

3、salowcostoftheremotecontrolflightobjectsrelatively.Comparewithotherformsofflightmachine,quadcopteriscomplex(especiallyalgorithm)onsoftware,andthehardwarelevelissimpleandexquisite.Thisthesisintroducesadesignofquadcoptermotorwhichiscontrolledbyawirelessremotecontrolsystem,thesys

4、temcanchangequadcoptermotorspeedandreverse.Thisthesisfocusesonthesystemhardwareworkingprincipleandthesoftwarealgorithm,includingremotecontrolmodule,flightcontrolhardwaremodulesandtheflightattitudecontrolsolution.Remotecontrolmoduleuses2.4GHzwirelesscommunicationtechnology,andf

5、lightcontrolmoduleusesembeddedsystemcombinesgyroscopesandaccelerometers,accomplishtheattitudecalculationandtheflightcontrolfunctions.Attitudesolutionusestheattitudeestimation-5-basedonquaternioncomplementaryfilterforthequadcopter,readingthesensordataandchangeintotheattitudeofq

6、uadcopter,expressitbythequaternionandtheEuleranglesrespectively.Finally,throughthedebuggingofPIDparametersforquadcoptertoachievetheidealstate.Keywords:remotecontrol;Wirelesscommunication;quad-rotor;control;attitude目录第一章绪论-1-第一节课题背景-1-1.1.1遥控的发展概况-1-1.1.2四轴飞行器的发展概况-1-第二章工作原理-2-

7、第1节飞行原理-2-2.1.1坐标系统-2-2.1.2力学原理-2--5-2.1.3姿态解算的意义-3-2.1.4姿态的表示方法-3-第三章方案设计-5-第1节遥控器的构成-5-3.1.1硬件构成-5-3.1.2软件实现-11-第2节被控端的构成-12-3.2.1硬件构成-12-3.2.2机械构成-16-3.2.3软件实现-16-第4章数据处理-18-第1节飞行器的姿态解算-18-4.1.1PID算法-18-4.3.2飞行器PID参数调试-20-4.3.3基于四元数的姿态解算互补滤波算法-22-结束语-25-致谢-26-参考文献-27-附录-28-

8、-5-第一章绪论第一节课题背景1.1.1遥控的发展概况这些年来，无线通信技术与人们的生活中息息相关，遥控是无线通信技术中最