基于arduino兼容的stm32单片机的四旋翼飞行器设计

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1、厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为()课题(组)的研究成果，获得()课题(组)经费或实验室的资助，在()实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。)声明人c㈣：穆怒加解岁月日厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向

2、主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。／(√)2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏

3、不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人c㈣：勰劬似年箩月日摘要四轴飞行器拥有四个旋翼，属于多旋翼直升机。四轴飞行器具有四个成对称分布的旋翼。它通过控制四个旋翼的旋转速度而非机械结构来实现各种飞行动作。四轴飞行器具有成本低、机体结构简单、没有机械结构、飞行稳定性好、重量轻、有利于小型化无人化等特点。因此可以应用在人无法到达的一些复杂环境之中。目前四旋翼飞行器等多旋翼飞行器已经在很多行业比如航空拍摄、遥感勘测、实时监控、军事侦察、喷洒农药巾得到了广泛的应用，并已经形成了相关产业。四旋翼飞行器具有非线性控制、控制量多、飞行姿态控制过程复杂等特性

4、。本课题基于实现四轴飞行器低成本小型化通用化的思路，通过研究剖析四旋翼飞行器飞行的原理，根据其数学模型和控制系统的功能要求，在MCu上实现了四旋翼飞行器的姿态数据的获取、飞行姿态解算以及飞行姿态控制。本课题硬件上采用s锄32系列STM32F103C8T632位处理器作为主控制器负责分析处理数据，根据姿态运算结果，输出电机控制信号；主要使用惯性测量单元MPU一6050等传感器模块用于姿态信息的检测；采用场效应管驱动电路来驱动空心杯电机；蓝牙模块负责和上位机进行通信以实时采集飞行数据便于分析测试。整个软硬件系统均基于模块化设计的思想。各传感器采集飞行器的传感

5、器数据都使用通用数字接口和Mcu进行数据交换和通信。软件上，编写飞行姿态控制软件，在stm32单片机上实现了四元数法和卡尔曼滤波算法，解算出飞行器正确的姿态角，并使用PID控制进行姿态角的闭环控制，稳定飞行姿态。实验结果表明，本课题设计的四轴飞行器能够较好的自主达到稳定飞行状态，抗扰动能力强。飞行姿态控制算法完全实现了使四旋翼飞行器能在室内平稳色行的控制要求。关键词：四旋翼飞行器；姿态控制算法；sTM32；AbstractAbstractQuadrotor，alsol(nownasFour—rotoraifcraft，isabasicfornlofmul

6、ti-rotorhelicopterwhichhasfoursymmetricallyrotors．ItfloatsandmoVesbyadjustingthespeedofrotorwings，insteadofmodulatingitSmechanicalstmcture．Quadrotorenjoyslotsofstrongpointssuchas10wcost，s仃aightfo刑ardand1ightweightbodywithoutconlplicatedmechanicalstlllcture，aswellasexceUentnightst

7、ability．Besides，italsohastheadvantageouscharacterofminiamreandlaborless．SOitcanbeappliedinsomecomplexenVironmentssuchasaerialphotography，telemetⅨreal-timemonitoring，militaryreconnaissaIlceandpesticidespraying，thushasfbmedaconsiderableindus时interrelated．Yetthiskindoffour—rotorairc

8、raRstillhascertainblindsidesuchasnonline