基于无线遥控技术的四旋翼飞行器控制系统设计

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1、南通职业大学学报２０15年第29卷第2期２０15年6月南通职业大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＮＴＯＮＧＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬUNIVERSITYＶｏｌ．29Ｎｏ．2Jun.２０15!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!doi:10.3969/j.issn.1008-5327.2015.02.021基于无线遥控技术的四旋翼飞行器控制系统设计朱海荣，张鹤鸣，郭浩波（南通大学电气工程学院，江苏南通226019）摘要：作为微型无人机的一种，四旋翼飞

2、行器以其简单的机械结构和优越的飞行性能成为科学研究领域中空中机器人的热点之一。文章以四旋翼飞行器为主要研究对象，以四元数理论为基础，推导了飞行器姿态解算算法；利用MEMS技术和嵌入式技术，开展基于无线遥控技术的四旋翼飞行器的硬件设计；运用VRML语言建立四旋翼3D模型，利用LabVIEW软件对该模型进行图像处理和显示，并在与飞行器远程通信的基础上，完成了其作为地面站的主要功能。测试结果表明，系统硬件工作稳定，姿态解算准确，控制算法很好地满足了控制要求，飞行器的稳定性和响应特性较为理想。关键词：四旋翼飞行器；姿态解算；四

3、元数；VRML语言；LabVIEW中图分类号：V249.1；TP274文献标志码：A文章编号：1008-5327（2015）02-0086-05ADesignofFour-rotorControlSystemBasedonWirelessRemoteControlTechnologyZHUHai-rong,ZHANGHe-ming,GUOHao-bo(SchoolofElectricalEngineering,NantongUniversity,Nantong226019,China)Abstract:Asakindo

4、fminiatureUAVs,four-rotoraircrafthasbecomeoneofthehottestareasofscientificresearchintheairrobotduetoitssimplemechanicalconstructionandsuperiorflightperformance.Thispaperconductsalgorithmforthisaircraftposturebytakingfour-rotoraircraftasthemainobjectandbasedonqua

5、terniontheory.TheauthorsuseofMEMStechnologyandembeddedtechnology,wirelessremotecontroltechnologytocarryoutafour-rotordesignisbasedonhardware;useVRMLlanguagetheestablishmentoffourrotor3Dmodel,andthemodelofLabVIEWsoftwareforimageprocessinganddisplay,andthispaperco

6、mpleteditsprimaryfunctionasagroundstationonthebasisofremotecommunicationwiththeaircraft.Thetestresultsshowthatthesystemhardwareisstable,accurate,solverattitudecontrolalgorithm,anditsatisfiesthecontrolrequirements,stabilityandresponsivenessoftheaircraft.Keywords:

7、four-rotoraircraft;attitudesolution;quaternion;VRMLlanguage;LabVIEW0引言随着嵌入式处理器、微传感器技术与控制理论的发展和成熟，微小型四旋翼无人机逐步向高效、多功能化方向发展，并广泛应用于军事、民用以及科学研究等多个领域[1]。随着MEMS技术的发展，嵌入式传感器具有尺寸小、重量轻、功耗低收稿日期：2015-03-20基金项目：国家自然科学基金（51307089）；教育部复杂测量重点实验室开放基金（MCCSE2014A02）；南通大学高等教育研究课题（

8、2013GJ020）；南通大学大学生创新训练项目（2014063，2014066）作者简介：朱海荣（1979—），男，江苏张家港人，副教授，主要研究方向为智能控制、滑模控制、精密伺服控制等。的优势，给微型旋翼飞行器的制作带来了便捷。四旋翼无人飞行器已成为无人飞行器研究领域中的热点。1系统硬件设计1.1飞行控制板的硬件设计飞行器的整