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1、基于APM飞控技术的定点投送飞行器摘要四轴飞行器是微型无人飞行器的一种，装有4个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉，分为前后和左右两组(即对角线上为一组)。两组螺旋桨的旋转方向相反，可以抵消反扭力矩。螺旋桨具有固定浆距，飞行过程中只需改变四个轴的转速即可实现各种复杂运动。国外某些科技公司，如亚马逊，正在开发研究利用多旋翼飞行器进行快递投送等自动化的物流业务，可见其具有广泛的军事和民事应用前景。但是四旋翼飞行器控制难度较大,难点在于飞行器具有欠驱动、多变量、非线性等比较复杂的特性。因此四旋翼飞行器的建模与控制也成了控制领域的热点和难点。四旋翼飞行器有各种的运
2、行状态,比如:爬升、下降、悬停、滚转运动、俯仰运动、偏航运动等。本文采用牛顿-欧拉模型来描述四旋翼飞行器的飞行姿态。本文限于作者能力未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,而是一定程度上简化了四旋翼飞行器的数学模型，在一定姿态角度内近似将其看作线性系统，以方便使用PID控制算法对飞行器在空中的三个欧拉角进行控制。本文提出了四旋翼飞行器的系统设计方案，按照功能分别设计了姿态检测单元、姿态控制单元、执行单元和基于GPS的简单导航系统单元。该系统能进行飞行器的常用控制操作，并能接收并分析出需要的GPS定位信息，与存储的定位坐标进行简易地
3、自主导航，并在显示屏上模拟和显示。本文主要参考国际上四旋翼开源项目,基于AVR8位单片机Atmega328p、MPU6050IMU模块进行了硬件选型、电路设计与制作、软件代码的编写及调试，最终实现较好的控制结果。关键词：四轴飞行器;APM飞控;PID控制器;ArduCopter;IIC总线;GPS导航;AbstractQuadCcpterisanunmannedMAV(MicroAirVehicle),withfourpropellerswhicharecross-shaped,Dividedintotwopairsoflongitudinalan
4、dhorizontally(asagroupinadiagonal).Twopropellersrotatinginoppositedirections,cancounteracttheanti-torque.ThebladepitchItofpropellersisfixed,changingtherotationalspeedofthefourpropellerssimplytodocomplexmovementduringtheflight.Someforeigntechnologycompanies,suchasAmazon,isthede
5、velopmentandutilizationofmultirotoraircraftoftheexpressdeliveryandotherautomatedlogisticsbusiness,visibleithasbroadapplicationprospectsinmilitaryandcivil.Butthefourrotoraircraftcontroldifficult,thedifficultyliesinthevehiclehasthecharacteristicsofmultivariable,nonlinearunderact
6、uated,suchascomplex.Therefore,modelingandcontroloffourrotoraircrafthasbecomeahotanddifficultcontrolfield.Fourrotoraircraftoperations,suchas:alltheclimbanddescent,hovering,rollingmotion,pitching,yawingmovementetc.Inthispaper,usingtheNewtonEulermodeltodescribethefourrotoraircraf
7、tflightattitude.Inthispaper,limitedabilityoftheauthordetailedanalysisandResearchonthefourrotoraircraftdonotstandstructureanddynamics,buttoacertainextent,simplifyingthemathematicalmodeloffourrotoraircraft,inacertainattitudeangleinapproximationasthelinearsystem,inordertofacilita
8、tetheuseofPIDcontrolalgorithmforthecontroloftheaircraftinthea
