四旋翼飞行器pid控制器的设计 本科学位论文.doc

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1、（2014届）本科毕业设计（论文）资料题目名称：四旋翼飞行器PID控制器的设计湖南工业大学教务处2014届本科毕业设计（论文）资料第一部分毕业论文（2014届）本科毕业设计（论文）2014年5月33摘要近年来，随着新材料的涌现及新传感技术的发展，四旋翼飞行器迅速发展起来。四旋翼飞行器是一种具有四个对称旋翼的直升机，结构简单，机动性强，飞行灵活，可垂直起降，悬停甚至完成一些高难度飞行动作。它所具备的优越性能，使其应用前景十分广阔。本设计主要介绍一种四旋翼飞行器的实现方案，以意法半导体公司生产的基于AMRCortex-M3内核的STM32

2、F103C8T6微型控制器作为计算控制单元，以Invensense公司生产的MPU6050作为惯性测量单元，整合飞行器姿态，以NRF24L01无线通信模块作为通信渠道，实现了上位机与下位机各项数据的实时传输，使用WFLY07遥控器实现了对四旋翼飞行器的无线遥控。本文详细介绍了四旋翼飞行器的飞行原理、硬件构造和软件设计，设计了一种PID控制器，实现了四轴飞行器的各项动作控制。关键词：四旋翼飞行器，STM32F103，MPU6050，姿态解算，PID控制器33ABSTRACTInrecentyears,withthenewmaterial

3、andnewMEMStechnology,thequad-rotorobtainsarapiddevelopment.Andthatmadeitbecomeapopularflightmodelamongmanymodelaircraftenthusiasts.Quad-rotorisakindofsymmetrywiththeadvantagesofsimplestructure,strongflexibility,Itcantakeoffandlandvertically,Inaddition,itcanalsohoverinth

4、eairandevendosomedifficultmaneuver.Itssuperiorperformancehastheverybroadapplicationprospects.Thisdesignwillintroduceaschemetomakeaquad-rotor.ThedesignusedSTM32F103C8T6whichworkedwiththenew-fashionedARMCortex-M3microprocesserasthecontrolunit.Inaddition,achipnamedMPU6050w

5、asusedtomeasuretheattitudedataofthequad-rotor,andthewirelesscommunicationmodulenamedNRF24L01tomakethePCandthequad-rotorcommunicatewell.Besides,aWFLY07remotewasusedtocontrolthequad-rotor.Westatedtheflighttheory,andthestructureofthehardwareandsoftwareindetailimportantly,a

6、PIDcontrollerwasdesignedtocontroltheattitudeandmadeitreallyworked.Keywords：Quad-rotor，STM32F103，MPU6050，Attitudecalculation，PIDcontroller33目录摘要IABSTRACTII第一章四旋翼飞行器概述11.1引言11.2四旋翼飞行器的国内外研究现状11.2.1国外研究现状11.2.2国内研究现状21.3设计意义及应用前景3第二章四旋翼飞行器飞行原理4第三章四旋翼飞行器常用部件及安装63.1四旋翼飞行器部件介

7、绍63.1.1风火轮450机架63.1.2新西达2212930kv无刷电机63.1.3新西达30A电子调速器73.1.41045正反浆83.1.52200mAh11.1V30C充电锂电池93.1.6飞行主控stm32f103c8t693.1.7惯性器件MPU6050103.1.8天地飞7遥控器113.1.9天地飞7无线接收机123.1.105V稳压电路133.2四旋翼飞行器的安装143.2.1飞行器硬件连接图143.2.2x模式和+模式的区别143.2.2安装事项15第四章四旋翼上位机及下位机164.1匿名上位机软件平台164.1.1

8、匿名上位机功能164.1.2匿名上位机通信协议164.2下位机程序模块174.2.1DMP使用方法17334.2.2NRF24L01无线通信184.2.3无线接收机解码程序184.2.4电调驱动程序194.2.5姿态解算