全国电子设计大赛省一获奖论文-四旋翼

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1、学校统一编号:HLJ-B-学校名称：哈尔滨理工大学队长姓名：学生姓名：指导教师：时间：18四旋翼自主飞行器摘要四旋翼的结构是一种比较简单和直观化的稳定控制性飞行器。通过调节4个电机转速改变旋翼转速，改变升力的变化调整飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器的动力来源是无刷直流电机，因此针对该类无刷直流电机的调速系统对飞行器的性能起着决定性的作用。四旋翼的动力来源为无刷直流电机，采用单边pwm的控制方式实现电机的调速，采用三段式启动方式实现电机的软启动。用超声波传感器测距是四旋翼飞行器定高，采用ov7620摄像头循迹使飞行器从A区到B区。通过对四旋翼工作模式与控制参数的研究，得到相应的控制算法，然后编

2、程实现，模拟相应的飞行姿态，实验结果表示四旋翼实现自主飞行、自主悬停控制。关键词：四旋翼飞行器；无刷直流电机；PWMabstractThestructureofthefourrotorisarelativelysimpleandintuitivestabilitycontrollingaircraft.Byadjustingthefourmotorspeedchangetherotorspeed,thechangeofliftchangeaircraftattitudeandposition.Fourrotoraircraftpowersourceisbrushlessdcmotor,sof

3、orthisclassofbrushlessdcmotorspeedcontrolsystemplaysadecisiveroleontheperformanceoftheaircraft.Fourrotorpowersourceforthebrushlessdcmotor,motorspeedcontrolisrealizedbyusingunilateralPWMcontrolmode,thethree-stepstartupmodewasadoptedtorealizemotorsoftstart.Fourrotoraircraftwithultrasonicsensorrangeis

4、sethigh,useov7620cameratrackingmakeaircraftfromareaAtoareaB.Throughthestudyoffourrotorworkingmodeandthecontrolparameters,getthecorrespondingcontrolalgorithm,andthensimulatetheflightattitude,programmingtheresultssaidfourrotortorealizeautonomousflight,hoveringcontrolindependently.Keywords:fourrotorai

5、rcraft;Brushlessdcmotor;PWM18目录四旋翼自主飞行器1摘要1一、设计任务51.1任务51.2.1基本要求71.2.2发挥部分7二、方案论证81、控制器模块方案8三、理论分析与计算81、系统硬件设计与实现81.1陀螺仪和加速度传感器91.2控制系统101.3超声波传感器101.4摄像头ov7620112、软件系统设计122、1PWM脉冲宽度调制122、2数学PID控制算法13四、测试结果与误差分析141、飞行测试142、无刷电机测试14五、结论、心得体会15参考文献15附录：16附录1：元器件明细表16附录2：仪器设备清单16附录3：程序清单1618一、设计任务1.1

6、任务四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图1所示的A区，一键式启动飞行器起飞；飞向B区，在B区降落并停机；飞行时间不大于45s。飞行器摆放在B区，一键式启动飞行器起飞；飞向A区，在A区降落并停机；飞行时间不大于45s。飞行区域俯视图和立体图分别如图1和图2所示。图1-1飞行器俯视图18图1-2飞行区立体图1.2设计相关要求1.2.1基本要求（1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图1所示的A区，一键式启动飞行器起飞；飞向B区，在B区降落并停机；飞行时间不大于45s。（2）飞行器摆放在B区，一键式启动飞行器起飞；飞向A区，在A区降落并停机；飞行时间不大于45s。1.2.2发挥部分（1）飞

7、行器摆放在A区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器拾取薄铁片并起飞。（2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向B区，并在空中将薄铁片投放到B区；飞行器从示高线上方返回A区，在A区降落并停机。（3）以上往返飞行时间不大于30s。18（4）其他。二、方案论证1、控制器模块方案方案一：采用通俗的51单片机，运用比较广泛，有良好的知识作为基础，上手很快。但是本系统的程序量较大，需要的IO口资源较多，需要输出四路