四旋翼无人飞行器设计与姿态控制算法研究-论文.pdf

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1、2015年第6期文章编号：1009—2552(2015)06一O118-03DOI：10．13274／j．cnki．hdzj．2015．06．031四旋翼无人飞行器设计与姿态控制算法研究黄龙，刘子龙(上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093)摘要：为改变传统以单片机为处理器的四旋翼无人飞行器的控制方式，提出基于STM32飞行控制系统的四轴飞行器的设计。主要包括飞行器的硬件构成、软件设计、姿态控制算法等。并通过仿真比较实现姿态控制计算算法的最优化选取，保证了飞行器的高稳定性和高实时性，实现了飞行器飞行模态的控制要求。关键词

2、：STM32；飞行控制系统；最优选取中图分类号：TP273．5文献标识码：AResearchonfourrotorunmannedaircraftdesignandattitudecontrolalgorithmHUANGL0ng。LIUZi。long(SchoolofOptical-ElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Inordertochangetheco

3、nventionalcontroloffour-rotorunmannedaerialvehiclesusingmicrocontrollerastheprocessor，asolutionofflightcontrolsystembasedontheSTM32fourshaftaircraftflightwaspresented．Mainlyitincludesthehardwarecomposition，softwaredesignoftheaircraft，suchasattitudecontrolalgorithm．Andth

4、roughthesimulationofattitudecontrolalgorithmtocalculateoptimalselection，ensurethevehicleisinhighstabilityandhighrealtimecapability，theexperimentsresultsshowthattherequirementsofflightmodearesatisfied．Keywords：STM32；flightcontrolsystem；optimalselection0引言能，重点讲解四轴飞行器的软件构成

5、和算法，并对几随着MEMS传感器、单片机、电机和电池技术种姿态算法进行仿真比较。的发展与普及，四轴飞行器已成为航模界的新锐力1飞行器的构成量⋯。与固定翼飞行器相比，四轴飞行器机动性飞行器的构成可以分为硬件构成和软件构成。好，动作灵活，可以垂直起飞降落和悬停，缺点是续四轴飞行器相对其它类型的飞行器硬件构成比较简航时间短得多、飞行速度不快；而与单轴直升机比，单，而把系统的复杂性转移到软件上。图1为飞行四轴飞行器的机械简单，无需尾桨抵消反力矩，成器控制系统结构框图。本低。1．1硬件构成目前的飞行器控制系统多采用单片机来完成姿四旋翼飞行器硬件

6、一般由控制系统传感器检测态控制，存在硬件资源有限、运算和处理速度慢等问部分、飞行器主控部分以及电机驱动部分组成。传题。本设计选用32位ARM处理器，并且可以内嵌感器主要用来测量飞行器的飞行状态信息，主控制实时操作系统，和传统的控制方式相比，外设资源更收稿日期：2014—06—16加丰富，性能更好。本研究从小型四旋翼飞行器的作者简介：黄龙(1989一)，男，在读硕士研究生，研究方向为四旋翼机型特点和实际需要出发，结合STM32的优越性无人飞行器的研究。一118一