小型无人机飞控系统的研究与设计

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1、ResearchandDesignoftheSmallUAVFlightControlSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByDingJianjunSupervisedbyAssProf.PanYinsongSpecialty：InstrumentScienceandTechnologyCollegeofOpto

2、-ElectronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2013中文摘要摘要随着无人机的应用范围从军事已拓展到民用等诸多领域，受到越来越多国家的重视，目前大约有30个国家从事无人机的研制。作为无人机的“心脏”部分，飞控系统决定着它性能的稳定性和数据传输的准确性和时效性，是选择无人机的一个重要指标。随着微电子和制造工艺的发展，飞控系统正朝着体积小、性能高和功耗低等方向发展。首先，介绍了无人机飞控系统的发展历程、无人机的发展趋势和我国

3、无人机发展现状，论述了我国在无人机方面的技术缺陷，指出了本课题的研究意义。其次，阐述了无人机的飞行和控制原理，结合实际要求，选择了调试用的模型飞机，根据其控制特点，确定了飞控系统的组成部分。对所需的开发模块进行选型，并详细介绍了它们的特点和性能。然后，以STM32F103ZET6作为核心处理器，提出了一种适合小型无人机飞控系统的设计方案。按照这个方案，分别完成了核心处理器的最小系统、传感器组模块、通讯及定位模块和电机驱动等硬件电路的设计，介绍了PCB设计过程中应该注意的事项，并根据机舱尺寸和模块大

4、小完成了系统的整体PCB设计。考虑到各个任务实时性的特点，选择了μC/OS-II实时操作系统并介绍了它的特点和内核组成，介绍了MDK开发环境的特点和性能，完成了实时操作系统到核心处理器的移植，并介绍了移植时需要修改的函数。参照固件库手册，介绍了各个模块编2程时所需的寄存器，使用IC和UART协议完成了相应的程序设计。最后，在MDK开发环境下，完成了各个模块的实物调试，并对其结果进行了分析。在此基础上，对整个飞控系统进行了调试，修改并确定了设计方案。事实证明，该飞控系统能完成飞行时所需的各种参数的实

5、时采集和飞行姿态的调整；它所采用的模块都是高度集成化的，又具有一定的通用性，因而可作为一个模块满足一些仪器的开发要求。关键字：无人机，飞控系统，MDK，μC/OS-II，移植I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTAstheapplicationoftheUAV(UnmannedAerialVehicle)hasbeextendedfrommilitarytocivilianandmanyotherfields,ithasbeenbroughttotheattentionofmorean

6、dmorecountries,therearenearly30countriesengagedintheresearchoftheUAV.AstheheartoftheUAV,theflightcontrolsystemdeterminesthestabilityofitsperformanceandtheaccuracyandtimelinessofdatatransmissionandisanimportantindicatorofthechoiceoftheUAV.Withthedevelo

7、pmentofmicroelectronicsandmanufacturingprocesses,theflightcontrolsystemismovingtowardsthedirectionofsmallsize,highperformanceandlow-powerconsumption.Firstly,thepaperintroducedthedevelopmenthistoryoftheUAVflightcontrolsystem,thedevelopmenttrendoftheUAV

8、andthedevelopmentpresentsituationoftheUAVinourcountry,discussedthetechnologydeficiencyintheUAVinourcountry,pointedouttheresearchsignificanceofthistopic.Secondly,explicatedtheflightandcontrolprincipleoftheUAV,combinedwiththeactualrequirements,s