基于stm32的四旋翼飞行器的设计与实现

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1、学校代码学号：硕士学位论文基于的四旋翼飞行器论文题目的设计与实现学科专业控制科学与工程研究方向检测技术与自动化装置论文作者江哲指导教师杜红彬副教授定稿日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华东理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此规定。论文涉密情况：不保密□保密，保密期（年—月—日至一年—月—日）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：叫

2、年月日曰期卞广年月於曰分类号：密级：华东理工大学学位论文基于的四旋翼控制器的设计与实现江哲指导教师姓名：杜红彬副教授华东理工大学上海市梅陇路号申请学位级别：硕士专业名称：控制科学与工程论文定稿円期：论文答辩円期：学位授予单位：华东理工大学学位授予円期：答辩委员会主席：孙自强教授评阅人：贾立教授张凌波副教授作者声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表或撰写过的内容。论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。论文作者签名：一年曰华东理工大学硕士学位

3、论文第页基于的四旋翼飞行器的设计与实现摘要四旋翼飞行飞行器（是一种多旋翼无人直升机，由于其具有非线性、强耦合性等控制难点，同时又具有垂直起降、操控灵活的等特点，近年来受到了社会的广泛关注。本课题主要从以下三大部分展开研宄：四旋翼飞行器飞行原理及模型推导提出了坐标体系概念，并结合其结构特征及飞行运动学原理建立其动力学方程。四旋翼飞行器硬件及相关外围电路设计该部分主要分为飞行控制板设计、地面控制系统设计和无刷直流电机控制器设计。首先设计了基于的飞行控制板，并给出了相应的原理图和板图，其次设计了一款基于陀螺仪摇杆控制的地面控制系统，并给出了其硬件设计方案及软件设计思路，并融入了全

4、球定位功能和数据参数调整功能，最后设计了一款基于的无刷直流电机控制，并提出了一种新型的硬件设计方案，并从机理分析其启动原理和换相过程，最后搭建电路板验证其设计合理性。四旋翼飞行器算法仿真及调试分别设计了基于滑模变结构的控制器和基于经典的控制器，并分别通过进行仿真验证，同时给出了相应的仿真结果图并做出对比。接着设计了一款基于的数据釆集分析系统，用于数据实时釆集和数据分析及参数配置，最后将上述控制算法运用于实际飞行器，并给出了相应的姿态控制数据及实验结果分析。关键词：飞行器；地面控制系统；无刷直流电机；滑模变结构控制第页华东理工大学硕士学位论文，，华东理工大学硕士学位论文第页目

5、录觀第一章绪论研宄背景及意义飞行器国内外研宄发展与现状国外飞行器研究现状国内飞行器研宄现状本文研究内容和组织结构本文的研宄内容本文的创新点本文的组织结构第二章四旋翼飞行器原理和建模弓丨言工傾坐标体系的建立动力学模型的建立变量的定义动力学建模第三章四旋翼飞行控制板硬件设计引言飞行控制系统总体设计飞控板硬件设计】飞行控制器设计无线通信模块定位模块惯性导航模块小结第四章基于的无感无刷直流电机电调设计第页华东理工大学硕士学位论文弓胃设计关键技术系统构成及硬件构成及驱动控制电路反电动势过零检测电路单片机控制器无感无刷直流电机的启动机理分析直流无刷电机的数学模型直流无感无刷电机的启动机

6、理实验结果及分析第五章四旋翼飞行器地面控制系统设计引言地面控制系统硬件电路设计基于的总线设计地面控制系统软件设计操作系统及界面设计自定义通信协议第六章四旋翼控制器设计仿真及调试弓百四旋翼飞行器算法设计及仿真模型参数计算滑模变结构控制器设计滑模变结构控制器仿真经典控制器设计经典控制器仿真滑模控制算法和经典算法比较四旋翼飞行器软件设计及调试四旋翼飞行器数据采集系统四旋翼飞行器调试数据分析小结第七章总结与展望工作总结华东理工大学硕士学位论文第页展望参考文献作者在攻读硕士学位科研成果华东理工大学硕士学位论文第页第一章绪论研究背景及意义无人机（，是一种通过无线电遥控设备、或者通过自备

7、程序算法自行控制的不载人飞行器⑴。早在世纪年代初，无人机（就在多次局部战争中施展其无与伦比的优越性，并且为美国、以色列等国在取得战争的胜利立了赫赫功勒。近三十年的时间里，随着微电子技术、通信技术、材料及推进系统等技术的迅猛发展，无人飞行器（不仅从外形上出现了更加独特新颖，而且从性能和功能上更加先进，从一幵始的通过地面摇杆控制飞行器，到用人眼控制飞行器，近些年又出现了用人脑来控制飞行器。由于无人机在作战中的优异变现，并且具有先天的零伤亡的优势，各国在军事的研宄上都将其作为优先发展的地位，国际上也掀起了研宄的热潮，其中