基于多传感器的四旋翼飞行器硬件电路设计.pdf

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1、2011年第30卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)113基于多传感器的四旋翼飞行器硬件电路设计于雅莉，孙枫，王元昔(1．哈尔滨工程大学工程训练中心，黑龙江哈尔滨1500012．哈尔滨工程大学自动化学院。黑龙江哈尔滨150001)摘要：四旋翼飞行器以其优良的飞行安全性日益受到学术界的关注。为了实现对四旋翼飞行器的控制平台和硬件电路的设计，在对已有样机结构特点与飞行原理分析的基础上，采用多传感器技术对四旋翼飞行器的硬件电路进行了设计。针对陀螺仪的温漂现象，提出了以积分数据补偿和陀螺仪中点修正

2、为核心的“互补算法”。通过仿真实验证明：该设计方法的有效性，解决了温漂问题，为新型无人四旋翼飞行器的研发提供了参考。关键词：四旋翼飞行器；互补算法；加速度计；陀螺仪；自主导航中图分类号：V241．6文献标识码：A文奄编号：1000-9787(2011)08-0113-03Hardwarecircuitdesignoffour—rotoraerialrobotbasedonmulti．sensorsYUYa．1．i．，SUNFeng，WANGYuan．X1‘(1．EngineeringTrainingCenter，HarbinEngineeringUn

3、iversity，Harbin150001，China；2．SchoolofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Moreattentionispaidtofour—rotoraerialrobotforitsexcellentflightsafety．Inordertodesignthefour—rotoraerialrototcontrolplatformandthehardwarecircuit，onthebasisofanalyzingthepro

4、totypestructurecharacteristicsandflightprinciple，multi—sensortechnologyisusedtodesignthefour—rotoraerialrobothardwarecircuit．Aimedattemperaturedriftphenomenonofgyroscope，putforwardacomplementaryalgorithmwhichuseintegraldatacompensationandgyroscopemid—pointamendmentascore．Simula

5、tionexperimentprovestheeffectivenessofthismethod，andprovidesreferencefortheresearchanddevelopmentofnewunmannedfour—rotoraerialrobot．Keywords：four—rotoraerialrobot；complementaryalgorithm；accelerometer；gyroscope；autonomousnavigation0引言合的欠驱动系统。这也给飞行姿态和位置的控制带来了很近年来，随着新材料、新能源、以及飞行控制

6、技术、微电大困难。本文为了实现对四旋翼飞行器的控制平台和硬件子技术、微惯导技术和传感器技术的飞速发展使四旋翼飞电路的设计，在对已有样机结构特点与飞行原理分析的基行器迅速发展起来，与此同时也有许多优秀的文章发表。础上，采用多传感器技术对四旋翼飞行器的硬件电路进行四轴飞行器的结构得到了优化，动力特性也被深入的研究，了设计。提出了以积分数据补偿和陀螺仪中点修正为核心尤其是新传感器(如视觉传感器)的应用并逐渐尝试了的“互补算法”，来解决陀螺仪长时间使用后的温漂问题。新的控制方法。与传统的直升机相比，四旋翼飞行器以其并结合充分的实验数据和结果对算法的有效性和实

7、用性进简单的机械结构、更小的螺旋桨、优良的飞行安全性能和先行了说明。进智能控制算法的应用等优势日益受到广大学者的关注。1四轴飞行器机体的结构与特点通过调节四轴飞行器的4个直流无刷电机的旋转速度，进从2007年开始，哈尔滨工程大学工程训练中心自主创而控制4个螺旋桨的升力和力矩，达到改变其运动姿态和新实验室就开展了对四轴飞行器相关技术研究、机体结构位置的目的。由于四旋翼飞行器只有4个输入量，而却有设计和样机的制作工作，已经制作出了原型样机。该原型6个自由度的输出。所以是一个高阶非线性、多变量、强偶样机由产生升力的4个旋翼、支撑旋翼的机身主体框架和收稿日期

8、：2010—10—15基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(HEUCF101706)114传感器