飞行高度自主控制四旋翼飞行器系统设计-机械设计及其自动化毕业设计论文

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1、毕业设计题目：飞行高度自主控制四旋翼飞行器系统设计姓名：陈中浩学号：2012090371121学院：机电学院专业：机械工程及自动化指导教师：张东波协助指导教师：2016年5月25日近儿年来，由于新技术的不断革新，无人机行业也得到了很好的发展，现如今已运用于各行各业中。本文使用普通的四旋翼飞行器，外加传感器实现四旋翼的高度自主控制。利用廉价的四旋翼组件组成一个只有姿态稳定功能的四旋翼飞行器，通过外设的传感器和高度获取和控制算法，实现自动的定高。本文通过拓展的控制板，利用滤波算法获取外加在四旋翼飞行器上的超声波传感器，运用PID控制来

2、自动控制四旋翼的油门输出。该四旋翼能够在室内外低空，地形多变的场地，利用廉价的控制器实现精准的相对地面高度不变的自主高度控制。关键词：四旋翼超声波传感器PID控制自动控制AbstractInrecentyears,duetotheconstantinnovationofnewtechnologies,theUAVindustryhasalsobeenaverygooddevelopment,isnowusedinallwalksoflife.Asusedherein,theordinaryQuadrotoraircraft,plu

3、sQuadrotorheightsensortoachieveautonomouscontrol.UsingcheapcomponentsofaQuadrotoronlyattitudestabilizationfeatureQuadrotoraircraft,sensorsandperipheralsthroughahighdegreeofaccesstoandcontrolalgorithmforautomaticsethigh.Byexpandingthecontrolpanel,theuseoffilteringalgor

4、ithmisappliedtoobtainonaQuadrotorultrasonicsensor,automaticallycontrolledusingPIDcontrolQuadrotorthrottleoutput.TheQuadrotorcapableofindoorandoutdoorlow-altitude,variedterrainofthesite,theuseoflow-costautonomouscontrollershighlyprecisecontrolofconstantheightrelativeto

5、theground.Keyword:QuadrotorultrasonicsensorPIDcontrolautomaticcontrol目录摘要IAbstractII引言11四旋翼飞行器系统方案的确定21.1四旋翼飞行器定高系统控制任务21.2四旋翼飞行器的基本组成21・3基于arduino的高度自主控制系统31.3.1基于激光传感器的高度自主控制系统31.3.2基于超声波传感器的高度自主控制系统41.3.3四旋翼高度自主控制系统51・4四旋翼高度自主控制系统小结62四旋翼飞行器硬件设计72.1硬件选型72.2I/O分配表102

6、.3硬件原理图112.4硬件设计小结123控制系统的软件设计133.1程序设计思路133.2四旋翼飞行器的控制流程及控制功能153.3程序流程图163.4PID控制程序分析173・5软件设计小结18-in-4系统软硕件调试191.1飞控硬件调试194・2飞控软件调试211.3程序调试屮出现的问题及解决方法244.4四旋翼飞行器高度自主控制系统25结论26致谢28参考文献29引言近年來，多旋翼飞行器被大量的使用并受到各业的重视和关注，多旋翼飞行器是一种结构非常新颖、操控性能稳定简单、可以垂直起降的飞行器。其带负载能力强、飞行范围广、

7、留空续航时间长等特点，具有很高的军事研究价值和民用价值，现如今已经走入了人们的口常生活屮，被广泛的运用。在多旋翼的技术研究发展的过程屮，单片机、传感器和各类算法等技术相互互补相互配合，组成多旋翼的根本核心，所以多旋翼飞行器的发展就会被其屮某项技术的研究突破所带动起来，能來带许多科技创新，拓宽很多新功能，甚至许多是我们当前无法想到的。在1907年，法国的C.Richet教授进行了他们的旋翼式直升机的飞行试验，这是有记录以来多旋翼飞行器最早的结构形式，但是由于当时在导航和控制上的技术还不成熟，多旋翼飞行器也受到了很大的限制，如今各项技

8、术都有了非常大的进步和发展,多旋翼飞行器得以实现。在功能上，多旋翼飞行器可以实现许多过去不能做到的技术,随着人工智能的不断发展，现在的四旋翼飞行器可装配高清摄像头在飞行屮实现安保、消防领域的工作。四旋翼的大负载能力和长时间续航能力在快递行业和农业上