四轴飞行器报告(中级篇)
电子设计大赛四旋翼设计报告最终版
电子设计大赛四旋翼设计报告最终版四旋翼飞行器（A 题）参赛队号：20140057号四旋翼飞行器设计摘要：四旋翼作为一种具有结构特殊的旋转翼无人飞行器，与固定翼无人机相比，它具有体积小，垂直起降，具有很强的机动性，负载能力强，能快速、灵活的在各个方向进行机动，结构简单，易于控制，且能执行各种特殊、危险任务等特点。
因此在军用和民用领域具有广泛的应用前景如低空侦察、灾害现场监视与救援等。
多旋翼无人机飞行原理上比较简单，但涉及的科技领域比较广，从机体的优化设计、传感器算法、软件及控制系统的设计都需要高科技的支持。
四旋翼无人机的飞行控制技术是无人机研究的重点之一。
它使用直接力矩，实现六自由度（位置与姿态）控制，具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特性。
此外，由于飞行过程中，微型飞行器同时受到多种物理效应的作用，还很容易受到气流等外部环境的干扰，模型准确性和传感器精度也将对控制器性能产生影响，这些都使得飞行控制系统的设计变得非常困难。
因此，研究既能精确控制飞行姿态，又具有较强抗干扰和环境自适应能力的姿态控制器是微小型四旋翼飞行器飞行控制系统研究的当务之急。
2.1.1 方案一：选择Coldfire系列芯片作为系统控制的主控板，因为在以往队员们做过飞思卡尔智能车竞赛，对此系列的芯片做的比较熟悉，芯片功能强大，但以往做的核心板较大，所需的电路较多，考虑到四轴飞行器的轻便，故而不太是一个很理想的选择。
2.1.2 方案二：主控板使用STM32。
STM32板子的I/O口很多，自带定时器和多路PWM，可以实现的功能较多，符合实验要求。
Stm32迷你板在体积和重量上也不是很大，对飞机的载重量要求不是很高。
综上所述，我们一致决定使用STM32 MMC10作为此次大学生电子竞赛的主控板。
2.2 飞行姿态的方案论证：2.2.1 方案一：十字飞行方式。
四轴的四个电机以十字的方式排列，x轴和y轴成直角，调整俯仰角和翻滚角的时候分开调整，角度融合简单，适合初学者，能明确头尾，飞行时机体动作精准，飞控起来也容易。
电子设计大赛四旋翼飞行器报告
选题编号：C题全国大学生电子设计竞赛设计报告选题名称：多旋翼自主飞行器主办单位：辽宁省教育厅比赛时间：2015年08月12日08时起2015年08月15日20时止摘要多旋翼飞行器也称为多旋翼直升机，是一种有多个螺旋桨的飞行器。
本设计实现基于ATMEGA328P和R5F100LEA的四旋翼飞行器。
本飞行器由飞行控制模块、导航模块、电源模块和航拍携物模块等四部分组成。
主控模块采用ATMEGA328P芯片，负责飞行姿态控制；导航模块以G13MCU为核心，由陀螺仪、声波测距等几部分构成，该模块经过瑞萨芯片处理采集的数据，用PID控制算法对数据进行处理，同时解算出相应电机需要的PWM增减量，及时调整电机，调整飞行姿态，使飞行器的飞行更加稳定；电源模块负责提供持续稳定电流；航拍携物模块由摄像头、电磁铁等构成，负责完成比赛相应动作。
飞行器测试稳定，实现了飞行器运动速度和转向的精准控制，能够完成航拍，触高报警，携物飞行，空中投递等动作要求。
关键词：四旋翼，PID控制，瑞萨目录摘要................................................................................................................................ i i1.题意分析 (1)2.系统方案 (1)2.1 飞行控制模块方案选择 (1)2.2 飞行数据处理方案选择 (1)2.3 电源模块方案选择 (2)2.4 总体方案描述 (2)3.设计与论证 (2)3.1 飞行控制方法 (2)3.2 PID控制算法 (3)3.3 建模参数计算 (3)3.4 建立坐标轴计算 (4)4.电路设计 (5)4.1 系统组成及原理框图 (5)4.2 系统电路图 (5)5.程序设计 (6)5.1 主程序思路图 (6)5.2 PID算法流程图 (7)5.3 系统软件 (7)6. 测试方案 (7)6.1 硬件测试 (7)6.2 软件仿真测试 (7)6.3 测试条件 (8)6.4 软硬件联调 (8)7.测试结果及分析 (8)7.1 测试结果 (8)7.2 结果分析 (9)8.参考文献 (9)1.题意分析设计并制作一架带航拍功能的多旋翼自主飞行器。
四轴飞行器报告(高级篇)
四轴飞行器报告(高级篇)姓名: 阿力木江艾合买提江高瞻完成日期: 2014年12月29日星期一报告内容1.姿态解算用到的常用数学方法和处理手段2.自动控制原理PID和系统建模姿态解算用到的常用数学方法和处理手段姿态有多种数学表示方式，常见的是四元数，欧拉角，矩阵和轴角。
他们各自有其自身的优点，在不同的领域使用不同的表示方式。
在四轴飞行器中使用到了四元数和欧拉角。
四元数是由爱尔兰数学家威廉·卢云·哈密顿在1843年发现的数学概念。
从明确地角度而言，四元数是复数的不可交换延伸。
如把四元数的集合考虑成多维实数空间的话，四元数就代表着一个四维空间，相对于复数为二维空间。
四元数大量用于电脑绘图（及相关的图像分析）上表示三维物件的旋转及方位。
四元数亦见于控制论、信号处理、姿态控制、物理和轨道力学，都是用来表示旋转和方位。
相对于另几种旋转表示法（矩阵，欧拉角，轴角），四元数具有某些方面的优势，如速度更快、提供平滑插值、有效避免万向锁问题、存储空间较小等等。
以上部分摘自维基百科-四元数。
莱昂哈德·欧拉用欧拉角来描述刚体在三维欧几里得空间的取向。
对于在三维空间里的一个参考系，任何坐标系的取向，都可以用三个欧拉角来表现。
参考系又称为实验室参考系，是静止不动的。
而坐标系则固定于刚体，随着刚体的旋转而旋转。
以上部分摘自维基百科-欧拉角。
下面我们通过图例来看看欧拉角是如何产生的，并且分别对应哪个角度。
姿态解算的核心在于旋转，一般旋转有4种表示方式：矩阵表示、欧拉角表示、轴角表示和四元数表示。
矩阵表示适合变换向量，欧拉角最直观，轴角表示则适合几何推导，而在组合旋转方面，四元数表示最佳。
因为姿态解算需要频繁组合旋转和用旋转变换向量，所以采用四元数保存组合姿态、辅以矩阵来变换向量的方案。
总结来说，在飞行器中，姿态解算中使用四元数来保存飞行器的姿态，包括旋转和方位。
在获得四元数之后，会将其转化为欧拉角，然后输入到姿态控制算法中。
关于四旋翼飞行器的心得
关于四旋翼飞行器的心得第一篇：关于四旋翼飞行器的心得关于四旋翼飞行器的心得对于飞行器或者航模之类的映像，是在高中时期，学校有航模小组，经常可以看到拿着航模的学生在进行试飞，当时心中感觉“航模”是非常有意思并且“高科技”。
如今已经历高考进入大学，在学校的为我们安排的导师制计划中，非常幸运的加入无人机航拍飞行器小组，关于四旋翼飞行器，在查阅了相关资料后，有了一定的了解。
四旋翼飞行器也称为四旋翼直升机，是一种有4个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器。
Seraphi 是一款可用于空中拍摄的一体化多旋翼飞行器，它外观时尚精美，做工精湛，还拥有集成了自身研发的飞行动力系统，并配置专业的无线电遥控系统。
Seraphi集成易作、易维护的稳定设计，在出厂前已经设置并调试所有的飞行参数及功能，具有免安装、免调试的快速飞行模式。
Seraphi 携带方便，可以搭配GoPro或者其它微型相机录制空中视频。
记得在TED的讲座中，有一期叫做“TED-红遍全球的的炫酷飞行器”，这个讲座说明了四旋翼飞行器的一些特点。
1.时尚精美、做工精湛。
Seraphi外观时尚精美，做工精湛，还拥集成了自身研发的飞行动力系统，并配置专业的无线电遥控系统。
2.集成易作、易维护的稳定设计。
Seraphi集成易作、易维护的稳定设计。
Seraphi 携带方便，可以搭配GoPro或者其它微型相机录制空中视频。
3.自由切换多种飞行模式。
Seraphi内置自身研发的飞行控制系统，具备多种飞行模式，可以根据不同的飞行需要以及不同的飞行环境进行实时的智能切换以达到不一样的飞行体验。
4.方向控制灵活。
Seraphi具备自身研发飞控系统，方向控制灵活。
在通常飞行过程中，可以根据需要，进行灵活纵。
制作航拍飞行器能够让培养我们的团队合作意识，拓宽我们的知识领域，同时让我们动手实践的能力得到提升，相信这次经历肯定能成为我的大学生活中最值得回忆的事情之一。
第二篇：动态系统建模（四旋翼飞行器仿真）实验报告动态系统建模（四旋翼飞行器仿真）实验报告院（系）名称大飞机班学号学生姓名任课教师2011年X月四旋翼飞行器的建模与仿真一、实验原理I．四旋翼飞行器简介四旋翼飞行器通过四个螺旋桨产生的升力实现飞行，原理与直升机类似。
四轴总结范文
四轴总结1. 什么是四轴飞行器？四轴飞行器是一种无人机，由四个电动马达驱动四个螺旋桨提供升力，实现飞行控制。
它是最简单、最常见的多旋翼飞行器类型之一。
2. 四轴结构四轴飞行器主要由以下几个组件构成：•机身框架（Frame）：通常是由轻质材料如碳纤维或铝合金制成，提供了安装电子元件和电动马达的支撑框架。
•电动马达（Motor）：四个电动马达分别安装在飞行器的四个角落，用来驱动螺旋桨提供升力。
通常使用无刷电机，具有高功率输出和高效能的特点。
•螺旋桨（Propeller）：四个螺旋桨与电动马达相连接，通过旋转提供升力。
螺旋桨的旋转速度和推力控制着飞行器的姿态和高度。
•飞行控制器（Flight Controller）：飞行控制器是四轴飞行器的大脑，负责接收来自传感器的数据，并通过对电动马达的控制来实现飞行器的稳定飞行。
•电子速调（ESC）：电子速调连接电动马达和飞行控制器，将控制信号传输给电动马达并调节电动马达的转速。
•电池（Battery）：提供飞行器所需的电能。
电池的容量和电压决定了飞行器的续航时间和飞行能力。
•无线遥控器（RC Transmitter）：通过无线信号与飞行器进行通信，控制飞行器的起飞、降落、姿态控制等操作。
3. 四轴飞行原理四轴飞行器借助传感器和飞行控制器实现飞行。
基本的飞行原理如下：1.姿态感知：飞行控制器通过加速度计和陀螺仪感知飞行器的姿态。
加速度计测量飞行器的加速度，以及地心引力在飞行器上的分量，从而确定飞行器的姿态。
陀螺仪测量飞行器在各个轴上的旋转速度。
2.姿态控制：飞行控制器根据姿态感知的数据，计算并调整电动马达的转速，使得飞行器保持平衡。
通过调整转速，飞行控制器可以控制飞行器的俯仰、横滚和偏航。
3.高度控制：飞行控制器使用气压计或超声波等传感器感知飞行器的高度，并通过调节电动马达的转速来控制飞行器的升降。
通过增加或减少升力，飞行器可以上升或下降。
4.遥控操作：无线遥控器发送无线信号给飞行器，控制其飞行。
四轴飞行器报告
四轴飞行器报告1. 前言四轴飞行器是一种无人机，由四个电动机驱动，具有稳定飞行的能力。
它在军事、民用及娱乐领域都有广泛的应用。
本报告将对四轴飞行器的结构、工作原理以及应用进行详细介绍。
2. 结构四轴飞行器主要由以下部件组成：•机架：提供了支撑和连接其他部件的框架结构，通常是以轻质材料如碳纤维制成。
•电动机：驱动飞行器飞行的关键部件，通常使用直流无刷电机。
•螺旋桨：由电动机驱动的旋转桨叶，用于产生升力和推力。
•电调：控制电动机的转速和方向，从而控制飞行器的姿态。
•飞控系统：负责接收和处理来自传感器的数据，计算飞行器的姿态和控制指令。
•电池：提供能量给电动机和其他电子设备。
3. 工作原理四轴飞行器的飞行原理基于牛顿第二定律。
通过调整四个电动机的转速和方向，可以控制飞行器的姿态和运动。
飞行器的姿态包括横滚、俯仰和偏航。
通过增加相对转速，可以产生横滚和俯仰的力矩，从而使飞行器向相应方向倾斜。
飞行器倾斜后，电动机产生的升力也会有所改变，使得飞行器能够前进、后退或悬停。
飞行器的稳定性是通过飞控系统来保证的。
飞控系统通过接收来自加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器的数据，计算飞行器的姿态和运动状态，并根据用户的控制输入调整电动机的转速和方向，以保持飞行器的稳定。
4. 应用四轴飞行器在军事、民用及娱乐领域都有广泛的应用。
在军事领域，四轴飞行器可以用于侦查、监视和目标跟踪。
由于其小型化、高机动性和隐蔽性，可以在不可接近的区域执行任务，提供重要的情报支持。
在民用领域，四轴飞行器可以用于航拍、物流和巡检等任务。
航拍业务能够提供高质量的航空影像，广泛用于地理信息和城市规划等领域。
同时，四轴飞行器还可以用于运送货物，解决最后一公里的配送问题。
此外，四轴飞行器还可以用于巡检任务，如电力线路、管道和建筑物的巡检，提高作业效率和安全性。
在娱乐领域，四轴飞行器常被用作遥控飞行器，供爱好者进行操控和竞赛。
爱好者可以通过多种方式定制飞行器的外观和性能，提升飞行器的性能和飞行体验。
报告
摘要为了满足四旋翼飞行器的设计要求，设计了以微控制器为核心的控制系统和算法。
首先我们进行了各个单元电路方案的比较论证，确定了硬件设计方案。
飞行器以16位微控制器R5F100LEA作为控制核心。
采用电调将直流转化为交流，驱动无刷直流电机，该电调具有控制简单的特性。
通过超声波测量高度反馈到MCU，控制四旋翼的高度；通过陀螺仪采集飞行器的角度，然后反馈到主控板，运用PID控制算法调整飞行器的姿态。
采用摄像头采集地面信息，实现了飞行器搜寻内沿黑线及指示线等功能；运用互补滤波算法将陀螺仪和加速度计融合起来，更好的控制姿态；实际测试表明，所采用的设计方案先进有效，完全达到了设计要求。
关键词：四旋翼；PID；循迹；超声波；R5F100LEA单片机目录1系统方案的设计与论证 (3)1.1系统总体框架 (3)1.2方案论证与比较 (3)2 理论分析与计算 (5)2.1 四旋翼飞行器动力学原理 (5)2.2 四旋翼飞行器的数学模型 (5)2.3四元数控制算法 (7)2.4姿态控制算法 (7)3系统的硬件电路设计 (9)3.1 系统硬件框图 (9)3.2模块的硬件设计原理图 (9)4飞行器的软件设计 (12)4.1系统程序流程图 (13)4.2互补滤波算法 (14)5测试方法和结论 (15)5.1 测试方案及测试仪器 (16)5.2 测试数据 (16)5.2.1基础部分A到B (16)5.2.2 基础部分B到A (16)5.1.3 发挥部分 (16)5.3 测试结果分析 (17)6小结 (17)参考文献 (17)附录1：电路原理图 (18)附录2：部分源程序清单................................... 错误！未定义书签。
1系统方案的设计与论证1.1系统总体框架根据题目分析，四旋翼飞行器需要在指定的地点飞行和指定的地点停止，由于飞行区域有指示线来为四旋翼飞行器导航，故本设计采用相应循迹模块为飞行器导航，同时采用测距模块测量实时的检测飞行器的高度，以使飞行器通过示高线，同时设计采用常见的姿态调整传感器——陀螺仪和加速度传感器来调整飞行器的飞行姿态，并且使用搬运模块实现飞行器的携带功能，系统框图如图1.1所示。
四轴飞控总结详尽的介绍各种飞控来源及硬件资源核心部分
四轴飞控总结详尽的介绍各种飞控来源及硬件资源核心部分四轴飞控总结详尽的介绍各种飞控来源及硬件资源核心部分从团队选择无人机项目开始，我的前期工作就是了解现在市场上所有的飞控以及功能，为接下来的无人机飞控打下基础。
现在市场上的飞控种类很多，常见的有MK、KK、KK flycam、EAGLE N6、玉兔飞控、FF、WKM、FC1212-S、MWC、FY等等，国内也是有越来越多的团队开始研究四轴飞控，其中很多属于山寨。
MK是德国的开源项目，但一般价格较贵，整个一套估计要1000多，且对模友的基础要求较高，玩的人不是很多。
KK是法国的开源项目，国内许多团队利用其开源的特点，将硬件电路和程序照搬过来然后在市场上卖，竞争比较激烈，因此价格很便宜，贵一点的也就100多便宜的只要60左右，目前最新版本是KK5.5，与其他飞控相比，KK飞控只有一个低端的陀螺仪而且不含加速度计，因此不能实现自稳，但价格低廉是其最大的优势，而且支持固定翼模式，很多模友在玩。
KK flycam是韩国的模友在KK的基础上开发的，添加了加速度计，用了更好一点的陀螺仪，因此能实现自稳，价格为145美元，目前国内卖得一般是其山寨版本，功能差不多，只有280左右。
EAGLE N6是国内一个团队刚刚研发的，使用的AVR单片机且效果很不错，支持8种飞行模式，每次启动只需要将拨码开关拨至指定模式就完成了模式的切换，且其288元的价格得到了很多模友的追捧，美中不足的是其没有加速度计，不能实现自稳，航拍性能不好。
/item.htm?id=12801941326玉兔飞控也是近期比较热门的一种飞控，由国外模友研发，采用ARM处理器，售价为288元，性价比较高。
功能特点：•主处理器，ARM32位，主频50MHZ•可以支持140g的mini小4轴，要知道小4轴比大4轴更“贼”哦。
•板载高精度数字3轴陀螺仪和3轴加速度计，实现自动稳定和自动平衡。
•8路接收通道，除了主要的4个摇杆通道外，还可以定义辅助开关通道或云台控制通道。
四轴飞行器可行性分析
四轴飞行器可行性分析四轴飞行器是一种以四个螺旋桨为主要动力装置的飞行器，受到了越来越多的关注和应用。
下面从技术可行性、市场可行性、安全可靠性以及法规可行性四个方面对四轴飞行器的可行性进行分析。
一、技术可行性：1. 翻滚稳定性：四轴飞行器通过通过调节四个电机的旋转速度来达到平衡和控制，飞行器需要具备良好的翻滚稳定性才能完成各种任务。
随着控制算法的发展，飞控系统可以更好地实现飞行器的稳定性控制，因此四轴飞行器在技术上是可行的。
2. 载荷承载能力：四轴飞行器的载荷承载能力相对较小，一般用于携带摄像头、轻负载和小型设备等。
但随着材料和结构的改进，以及电机和电力系统的提升，四轴飞行器的载荷承载能力也在不断增强，已能够满足许多商业和军事应用的需求。
3. 飞行风速限制：四轴飞行器的飞行受到风速限制，一般情况下可承受的风速为4-6级。
在较强风速时，飞行器受到风力的影响容易偏离目标轨迹，甚至造成失控，所以需要考虑风速对飞行器可行性的影响。
二、市场可行性：1. 民用应用：四轴飞行器在民用领域有广泛的应用前景，如航拍、地形测量、农业植保等。
越来越多的专业摄影师、地理测绘单位和农业生产者开始采用四轴飞行器进行工作，市场需求逐渐增长。
2. 娱乐消费品：四轴飞行器也被作为一种娱乐消费品，面向普通消费者销售。
随着技术的发展，四轴飞行器的价格逐渐下降，成为日常娱乐消遣的选择之一，市场潜力巨大。
三、安全可靠性：1. 飞行安全：四轴飞行器有时会出现飞行不稳定、飞行器失控等情况，这会带来一定的安全隐患。
因此，四轴飞行器需要具备可靠的飞行控制系统、传感器和自动导航系统，以减少飞行事故发生的可能性。
2. 电池寿命：四轴飞行器需要通过电池供电，而电池寿命有限，一般情况下仅能维持较短的飞行时间。
这对于商业应用来说可能限制了其实际操作时间，需要在技术上做进一步改进。
四、法规可行性：1. 航空法规：四轴飞行器作为一种无人机，其操作涉及航空法规的约束。
四轴飞行器运动分析
四轴飞行器运动分析
首先，四轴飞行器的基本运动包括平稳悬停、上升、下降、前进、后退、左转、右转。
在平稳悬停状态下，四个航翼的转速保持一致，以产生与重力相等的升力，使得飞行器在空中保持不动。
当需要上升时，增加四个航翼的转速，增加总升力，使得飞行器向上升起。
当需要下降时，减小四个航翼的转速，减小总升力，使得飞行器向下降落。
前进和后退的原理类似，只需要控制前后方向的航翼转速不同即可。
左转和右转则通过控制相应方向的航翼转速实现。
总之，四轴飞行器通过控制四个航翼的转速，可以实现不同的运动。
另外，四轴飞行器还具有较高的机动性能。
由于四轴飞行器具有高度灵活的舵面（即四个航翼），可以产生大量的升力。
因此，四轴飞行器能够实现快速的加速和转弯。
在飞行过程中，通过控制航翼的转速，可以实现快速的加速和减速。
同时，通过将相邻航翼的转速调整到不同的值，可以实现飞行器的转弯。
这种机动性可以为四轴飞行器在狭小的空间内进行灵活的悬停、追踪和避障提供支持。
总的来说，四轴飞行器的运动是通过对四个航翼转速的调整实现的。
通过调整不同的转速，可以实现平稳悬停、上升、下降、前进、后退、左转、右转等多种运动。
此外，四轴飞行器还能够通过调整航翼转速来保持姿态稳定和实现高度机动的飞行。
四轴飞行器的运动特性使得它在空中机器人、航拍、物流配送等领域有着广泛的应用前景。
四轴飞行器的空气力学行为和飞行稳定性分析
四轴飞行器的空气力学行为和飞行稳定性分析引言：四轴飞行器是一种通过四个电动马达驱动螺旋桨产生升力和推力，实现飞行操控的无人机。
在现代科技的推动下，四轴飞行器已经广泛应用于航拍、搜救、农业等领域。
本文将对四轴飞行器的空气力学行为和飞行稳定性进行分析。
一、空气力学行为1. 升力和推力四轴飞行器通过四个螺旋桨产生升力和推力。
螺旋桨的旋转产生气流，气流与周围空气发生相互作用，产生升力。
同时，螺旋桨的旋转还会产生推力，推动飞行器向前飞行。
2. 阻力和升阻比飞行器在飞行过程中会受到空气阻力的影响。
阻力的大小与飞行器的速度、空气密度和飞行器形状等因素有关。
升阻比是指飞行器在飞行中产生的升力与受到的阻力之比，是衡量飞行器飞行性能的重要指标。
3. 侧滑和升降舵四轴飞行器在飞行过程中可能会出现侧滑现象，即飞行器的航向方向与飞行方向不一致。
为了解决这个问题，飞行器通常配备有升降舵，通过调整升降舵的角度来控制飞行器的姿态，使其保持稳定飞行。
二、飞行稳定性分析1. 姿态稳定性姿态稳定性是指飞行器在受到外界干扰后能够自动恢复到平衡状态的能力。
四轴飞行器通过调整四个螺旋桨的转速来实现姿态的调整。
当飞行器受到外力作用时，通过调整螺旋桨的转速，可以产生反作用力，使飞行器恢复到平衡状态。
2. 纵向稳定性纵向稳定性是指飞行器在纵向方向上的稳定性。
飞行器通过调整前后两个螺旋桨的转速来实现纵向平衡。
当飞行器向前倾斜时，增加后螺旋桨的转速，减小前螺旋桨的转速，以产生向上的升力，使飞行器恢复到平衡状态。
3. 横向稳定性横向稳定性是指飞行器在横向方向上的稳定性。
飞行器通过调整左右两个螺旋桨的转速来实现横向平衡。
当飞行器向左倾斜时，增加右螺旋桨的转速，减小左螺旋桨的转速，以产生向上的升力，使飞行器恢复到平衡状态。
结论：四轴飞行器的空气力学行为和飞行稳定性是实现其稳定飞行的重要因素。
了解四轴飞行器的空气力学行为，能够帮助我们更好地理解其工作原理。
四轴无人机项目个人总结
3.如果使用游戏手柄或飞机手柄、键盘等控制飞行器。在这一步中要点击上位机上的“飞行控制”模块，在此过程中应确保上位机的“飞行控制”开关处于“off”的状态。
检查各控制通道的行程是否合理，更为重要的是，检查遥控器的中点是否为1500。如果不为1500，在程序中将中点改为你实际看到的值。（目前匿名四轴的上位机还没出现“中点校准”设置，其实可以将这个值也放到EEPROM里）因为匿名四轴的程序里严格规定了遥控器的中点为1500。（个人觉得在飞控程序里可以加一个死区，增强系统的鲁棒性，对传感器的波动误差不那么敏感。当然了，有很多学术狗为了发论文，把死区也改成模糊控制方法，无非就是换了个名词）
P.S.建议设置为115200，而不是更高的波特率，蓝牙里更高波特率容易引起通信误码。
③AT+NAMEANOTC\n\r(注意要有回车) 这句话的字符串可以分为“AT+NAME”和“ANOTC”两个部分，第一部分是指令，第二部分是自定义的模块名称，也就是主机和从机配对的关键，可以自行更改名字，但要保证主从机名称一致。
4.装上桨叶，将上位机的“飞行控制”开关拨至“on”的状态。
按照上面的硬件装置图装配好，将A桨和B桨设置正确以后，推动油门（thr）,每个桨叶产生的风力都应该是向下的，如果不是说明桨叶装配错了。
在这里要提一下，根据本人的经验，桨叶对飞行控制系统的影响是非常巨大的，建议新手测试时使用完好的桨叶来做。我平常在装配飞行器时，为了保障桨叶的重量，会用桨平衡器检测一下桨叶的两轴是否质量对称，如果不对称就给相应的地方贴胶带，这样才能保障飞行过程很平稳。另外，桨叶边缘有缺口或桨叶破损，都会对飞机有一定的影响。当你调节PID或飞控程序时，如果查不到问题可以从这方面想想。
在匿名四轴中，机身上的是蓝牙从机，每次上电后均重新配置了蓝牙从机。
四轴飞行器结题报告资料
制作人： 陈为丰 田雄雄 毛增闯
四轴飞行器摘要：
目前应用广泛的飞行器有：固定翼飞行器和
单轴的直升机。四轴飞行器是微型飞行器的其中一 种，也是一种智能机器人，它利用四个旋翼作为飞 行引擎来进行空中飞行，尺寸较小、重量较轻、且 飞行稳定。
优点：
1.机动性好，动作灵活，可以垂直起飞降落和悬停。 2.四轴飞行器的机械结构相对简单，无需尾桨抵消 反力矩，成本低，也使得我们独立完成设计成为了 可能。
第
一
板载下载
代
多余的元件
芯片
四
轴
封装太大
飞
行
器
实
物
图
解决办法 1.独立出FT2232D下载模块。
2.减小元器件封装 3.去除不必要的元件
改进之后的第二代四轴
具体设计过程
• AUTOCAD做外形设计 • Altium Designer进行PCB线路设计 • UG仿真整体外形
CAD外形设计
CAD导入PCB后线路图
通过控制四个螺旋桨，可以产生需
要的力矩。 具体：
同步增加0号和1号、减小2号和3号桨的功 率，可以在不改变推力的情况下，提供x轴 的力矩；同步增加1号和2号、减小0号和3 号桨的功率，可以在不改变推力的情况下， 提供y轴的力矩；同步增加1号和3号、减小 0号和2号桨的功率，可以在不改变推力的 情况下，提供z轴的力矩。
ห้องสมุดไป่ตู้
四轴飞行器原理：
螺旋桨旋转时，把空气对螺旋桨的压力在 向和侧向两个方向分解，得到两种力学效 应：推力和转矩。当四轴飞行器悬停时， 合外力为0，螺旋桨的推力用于抵消重力， 转矩则由成对的正桨反桨抵消。当飞行器 运动时，因为推力只能沿轴向，所以只能 通过倾斜姿态来提供水平的动力，控制运 动由控制姿态来间接实现。
四轴实验报告2
一、实验任务利用LM2596可调稳压电源，输出电压在3—4.5V之间，可调最大电流3A，控制小四轴飞行器升降。
二、实验目的1、掌握整流，稳压的电路结构及其原理；2、掌握LM2596可调稳压电源的原理和应用；3、理解四轴飞行器飞行原理以及直流电机的工作；4、锻炼焊接工艺。
三、实验基本原理1.LM2596可调电压电路，可获得+3.3V、+5V输出电压。
(1) LM2596系列是德州仪器（TI）生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。
利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。
提供的有：3.3V、5V、12V及可调（-ADJ）等多个电压档次产品。
此外，该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。
（2）LM2596系列开关稳压集成电路的主要特性如下：①输出电压：3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大输出电压37V②工作模式：低功耗/正常两种模式。
可外部控制③工作模式控制：TTL电平相容④所需外部组件：仅四个（不可调）；六个（可调）⑤器件保护：热关断及电流限制⑥封装形式：5脚（TO-220(T)； TO-263(S))（3）利用以下的公式来选择适当的电阻值：这里的VREF=1.23V R1选择1KΩ。
低阻值使敏感的反馈脚的噪声容限降到最小（选用精度为1%金属膜电阻，可以使温度系数降低，随时间的稳定度最好）。
因为输出调节范围的要求为3.3V—4.5V，且变位器阻值10KΩ，带入公式计算可知，需并联和串联3.3KΩ的电阻。
2.四轴飞行原理（1）垂直运动图（a）中，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。
四轴飞行器视觉导航系统设计与实现中期报告
四轴飞行器视觉导航系统设计与实现中期报告1. 研究背景随着科技的发展，四轴飞行器被广泛应用于无人机领域，视觉导航系统作为其中重要的组成部分之一，是实现四轴飞行器自主飞行的关键技术之一。
本项目的研究旨在设计并实现一种基于视觉的四轴飞行器导航系统，能够实现定位、路径规划和避障等功能。
2. 研究目标本项目的研究目标如下：- 设计并实现一种基于视觉的四轴飞行器导航系统，能够实现定位、路径规划和避障等功能；- 实现实时图像处理和数据传输，提高系统响应速度；- 优化系统算法，提高系统的精度和可靠性。
3. 研究内容本项目的研究内容如下：- 视觉传感器选择与数据采集：选择合适的视觉传感器，采集飞行器周围的环境图像。
- 视觉特征提取与地图构建：对采集的图像进行特征提取，进而构建地图。
- 飞行器定位与导航：通过匹配当前图像和地图，计算出飞行器的位置信息，并根据目标路径进行导航。
- 避障处理：在导航过程中，通过图像处理的方法实时检测遇到的障碍物，避免碰撞。
- 实时数据处理与传输：为了保证系统的稳定性及实时性能，本项目会采用嵌入式平台进行数据处理，并通过信号传输模块进行数据交互。
4. 研究方案本项目的研究方案如下：- 硬件平台：采用带有视觉传感器的四轴飞行器作为硬件平台。
- 软件平台：采用MATLAB和ROS作为主要开发工具，使用C++和Python进行编程。
- 系统框架：将视觉传感器、嵌入式处理器和飞行控制器等部件结合起来，搭建一个基于视觉的四轴飞行器导航系统。
- 系统流程：视觉传感器采集图像→进行视觉特征提取并构建地图→计算目标路径→飞行器导航飞行→检测遇到的障碍物并进行避障处理→将数据传输回嵌入式控制器进行实时数据处理→控制飞行器实现自主飞行。
5. 实验计划本项目的实验计划如下：- 系统搭建：在进行系统搭建前，完成视觉传感器的选型以及ROS平台和嵌入式平台的搭建。
- 数据采集和处理：采集实际环境图像数据，并进行视觉处理和建图，为后续的算法研究打好基础。
四轴飞行器毕业设计论文
四轴飞行器毕业设计论文
摘要：
本文主要介绍了一种四轴飞行器的设计与实现，以满足特定的需求。
通过对四轴飞行器的设计原理、结构、控制方法以及相关技术的介绍和分析，实现了飞行器的简单控制和稳定飞行。
通过实验验证了该设计的可行
性和优越性，为今后更复杂的四轴飞行器的设计提供了一定的基础和参考。
1.引言
2.设计原理
3.设计结构
本文设计的四轴飞行器采用过程控制方式，使用材料和组件包括主控
制器、电池、电机、螺旋桨等。
四个电机驱动四个螺旋桨，通过调节螺旋
桨的转速来实现飞行器的悬停和飞行。
4.控制方法
本文中采用PID控制器来实现对四轴飞行器的控制。
PID控制器可以
根据感知系统的反馈信号实时调整螺旋桨的转速，使飞行器能够在空中保
持平稳的飞行状态。
5.相关技术
在四轴飞行器的设计和实现过程中，涉及到的相关技术包括姿态测量、位置测量、通信协议、无线传输等。
通过这些技术的应用和优化，可以提
高飞行器的性能和使用体验。
6.实验与结果
通过实验验证了该设计的可行性和优越性。
实验结果表明，飞行器能够实现定点悬停、平稳飞行的任务，并具有较好的稳定性和控制性能。
7.结论
本文设计了一种简单的四轴飞行器，并实现了其控制和稳定飞行。
通过对该设计的分析和实验验证，证明了其可行性和优越性。
今后可以基于该设计进一步优化和发展更复杂的四轴飞行器。
中级飞行器设计与制造季度工作总结
姓 名
xxx
部 门
岗 位
中级飞行器设计户提供售前技术支持，包括咨询解现场演应用测投标测试等
2、完成了无人机及其他产品进行简单组调维护保资料收整理及设备的日常保养维护
3、从事售后客户服务工作，包括产品操作培远程技术支现场技术指故障分析和排除等
4、完成了产品的日常测问题收集和反馈
下季度公司建议
1、鼓励和肯定多一点，指责少一点
2、完善公司的奖罚制度
3、企业务必为员工购买各类保险
4、应当提高工资待遇和福利
5、关爱员工让员工感觉到家的温暖
5、进行无人机飞行服务及服务素材的后期处理
6、对调试好的无人机进行外出演示试飞，根据试飞情况进行必要的参数调整
本季度自我评价
1、具备扭转劣势或困境的能力
2、具有适应经常出差的身体素质条件
3、有深入的技术积累和项目经验
4、思路清晰，较强执行力，敏锐市场洞察力
5、具有品牌营品牌开拓工作经验
下季度工作计划
1、熟悉并掌握航电设备的使用，包括对遥控器和地面站使用
2、对调试好的无人机进行外出演示试飞，根据试飞情况进行必要的参数调整
3、进行无人机飞行服务及服务素材的后期处理
4、计划产品的日常测问题收集和反馈
5、从事售后客户服务工作，包括产品操作培远程技术支现场技术指故障分析和排除等
6、计划无人机及其他产品进行简单组调维护保资料收整理及设备的日常保养维护
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四轴飞行器报告(中级篇)姓名: 阿力木江艾合买提江高瞻完成日期: 2014年11月10日星期一报告内容1.软件架构及其思想2.模块选用及配型软件架构及其思想定时器4里面的任务，是整个飞机的核心,定时器3主要是配合上位机,用于调试测量任何一个处理器要正常运行后面的代码，首先必须得有一大段设备初始化的代码先运行，这些代码用于初始化处理器的内部时钟、中断优先级、I/O 口的输入输出方向等等，也就是为后续代码正常运行，做了一个环境配置准备。
飞行器的主控是Crotex-M3内核(STM32)，其实就是ARM架构发展到一定阶段的产物。
Crotex-M3还是ARM架构。
于是，对ARM的初始化，首先必须要做的就是系统时钟初始化，中断向量表初始化，中断优先级初始化，I/O方向初始化，如下：STM32内部模拟E E P ROM初始化→LE D初始化→延时函数初始化→蓝牙电源使能初始化→电机P WM输出初始化→电池电压AD初始化→IIC总线初始化→传感器初始化→P ID参数初始化→无线收发模块初始化为接受模式→开蓝牙→开定时器3→开定时器4。
.接下来，程序运行到while（1）,程序会一直停在这里，等待数据中断的到来。
在初始化代码段，我们说到初始化了两个定时器，一个定时器3，一个定时器4，这两个定时器都可以打断死循环w hile（1）。
定时器3用于广播机身姿态信息，定时器4用于更新遥控数据+机身姿态融合+P ID计算输出+P WM输出。
可以看到，定时器4里面任务的优先级明显要比定时器3实时性要求更高，所以。
中断优先级的顺序是：定时器4 > 串口中断 > 定时器3。
姿态更新频率为1000Hz，广播信息更新频率为1Hz。
可以看到定时器4的中断服务函数TIM4_IRQHandler()中，有个一Controler()。
而Controler()内部，DMP姿态输出→接收遥控器数据→接收串口数据→P ID计算+P WM输出,这些任务构成了Controler()函数。
飞行器在飞行过程中,会向上位机发送姿态数据。
于是，我们用了一个定时器来处理串口发送数据的问题。
ISP下载是通过UART1来实现的，有线串口打印用的UART1，2.1蓝牙透传也是接的UART1。
所以，为了避免蓝牙透传和有线串口之间的数据冲突，将蓝牙的供电设计成了软件使能方式启动蓝牙电源。
这样一来，就可以程控切换数据通道，保证数据正常。
从定时器3的中断服务子程序可以看到，每进一次中断，向串口打印一次logo以及相关的姿态信息数据。
用串口助手可以看到如图所示的姿态信息反馈。
由于姿态数据对实时性要求是最高的，所以，处理姿态的代码应该是优先执行的，所以，定时器4的优先级要高于串口打印的优先级，即定时器4 > 串口中断 > 定时器3。
模块选用及配型核心模块:主控MCU模块,2.4G[NRF无线模块,蓝牙透传模块],姿态解算传递模块,电源管理模块,电机驱动模块硬件原理讲解原件选型∙主控：STM32f103T8U6∙姿态传感器：MP U6050（3加速度+3角速度）∙电子罗盘：HMC5883L∙无线通信协议：NRF24L01+ 与蓝牙2.1/蓝牙4.0透传共存∙有线通信协议：CP2102（USB转串口）∙电机驱动：SI2302场效应管∙外部接口:标准mircoUSB接口∙电机：Coreless高速电机3W转/分钟∙桨叶：46mm黑色正反桨∙电池：350mAh 25c航模动力电池原理图简介最小系统单片机在任何一个系统里面，无论他扮演什么角色。
它要正常工作，都必须要有一个最小系统。
STM32的最小系统一般包括：复位电路，外部时钟电路，启动模式选择电路，电源退偶电路等外部时钟，外部时钟我们采用的是8M无源晶振。
单片机内部做倍频，系统时钟最高可达到72M启动模式STM32的启动模式分为三种，可以下面的表格给出：由于为了方便调试和二次开发，所以飞行器采用了SWD在线程序调试接口和ISP程序下载两种方式。
SWD调试接口可以使用编译调试器在线对程序进行仿真、调试、下载，这对开发人员来说是很方便的，缺点就是需要P C端有一个这样的软件来支撑。
串口ISP下载方式，只需要STM32的UART1的两个数据线，就能将编译生成的*.HE X文件烧写进单片机，需要仿真程序就通过SWD用UC/Probe或者MDK连带调试.。
电源退偶不仅是主控最小系统需要对电源退偶，所有的数字电路和模拟电路共存的系统，都需要对电源退偶。
电源退偶，说直接一点就是将电源上的噪声电压引入到地平面，让电源电压保持在一个稳定的值，这样系统才可能稳定工作。
怎么做呢？用一个大电容并联一个小电容。
电容对频率越高的信号，呈现低阻特性，对直流呈现高阻特性。
那么电源上的噪声对地平面而言，就是一个交流信号，交流信号就能通过电容到达地平面，而电源是一个直流，电容对他呈现出无限大的阻力，无法通过。
这样，我们用示波器就可以看到，加了退偶电容的电源会比没加退偶电容的电源，波形要稳定得多。
系统电源飞行器采用了一节动力电池，电池电压是3.7V，而系统所有芯片都要求是3.3v供电。
3.7V到3.3V只有0.4v的压差，打算采用低压差的LDO稳压芯片输出，但是四个空心杯电机转起来以后，瞬间电流能达到3A，此时电池电压会被拉低到一个LDO无法正常工作的值，于是我们后来在中间采用一个过渡的电路：一个DC-DC的升压电路，首先将电池电源升到5V左右，再接入LDO芯片（MIC5205-3.3）如图锂电池充电管理锂电池充电这一块，采用的是 LTC4054，外部电路简单，一个电阻R7作为充电限流电阻，充电电流最大可达600mA，充电电流计算公式：IBAT =(VPROG /RPROG)*1000。
R6作为充电指示灯的限流电阻，选择几百欧姆就行了。
当充电进行中，引脚STR常低，充电结束时，STR拉高。
对应的状态就是：充电时，CHG灯常亮，充电完成，CHG 灯灭。
姿态传感器大多数飞行器采用的是最常用的MP U6050陀螺仪加速度计一体芯片，对小四轴来说，它的精度和性能绰绰有余了，MP U6050在这个价位里面几乎是占有绝对的性价比优势。
首先，它将陀螺仪和加速计整合在一个片上，通过IIC 总线给出六个维度的ADC值；其次，芯片本身提供一个“从”IIC接口，供用户接第三方的IIC器件，一般选择是接一个电子罗盘，如HMC5883L，构成一个9轴的输出的姿态模组，现在MP U9150已经把电子罗盘功能也整合在片上了，最后，这颗芯片内部集成了一个DMP（Digital Motion P rocessor）处理器，直接硬件解算四元数，从某种程度上说解放了20%的主控资源(我们的下一期姿态原件打算选用该元件)。
采用HMC5883L作为机身的电子罗盘。
电子罗盘接到MP U6050的从IIC总线（auxda，auxdl）上，在初始化MP U6050时，设置成主IIC总线与从IIC总线直通，STM32可以直接通过主IIC总线访问从IIC总线，从而读取HMC5883L的数据。
数据更新模式采用硬件中断模式，即MP U6050和HMC5883L都有一个硬件中断引脚MP_INT和HM_INT，这样，能保证数据到来时间的准确，让CP U资源最大化利用。
电机驱动飞行器使用的是有刷空心杯电机，所以电机的控制属于有刷直流电机控制。
相对于无刷电调来说要简单很多，所以电调我们就默认指无刷电机的电调，而这里只用电机驱动来代替。
有刷空心杯高速电机，转速在3W转/分钟左右。
要驱动有刷电机，很简单，只需要选用的场效应管（即MOSFE T）SI2302,将信号的驱动能力增大，就能驱动有刷电机了。
最开始用的三极管作为电机驱动，采用很经典的共射电路“三极管工作在开关状态应该就行了吧？”画了用三极管驱动的P CB板，发现电机越转越慢，根本没劲。
“也许是因为三极管扛不了大电流，好吧那我换个中功率管吧，集电极最大6A电流行了吧？”可以想象结果是不行的。
首先了解下为什么三极管作为简单的电机驱动是不可取的方案：三极管作为一个古老的半导体先驱，它是以一个放大器件的姿态而出现的，它在线性区域特性集中，饱和与截止都是两种极端的工作状态，而作为电机驱动的话，我们只能选择它的这两种极端工作模式。
用三极管作为大电流负载的驱动管时，不得不考虑的是他自身的管压降对负载的影响，这是很严重的。
自身耗散越来越大，电机和管子是串联关系，电池电压只有3.7V，电机就只能越转越慢了在晶体管家族里面还有一种跟三极管特性互补的，所有特性都集中在开关状态的晶体管，场效应管，即MOSFE T。
通常的场效应管完全导通时，源漏极电阻都是mΩ级别的，即它自身的耗散非常小。
用它做为驱动管再合适不过了。
最终选择了一个SOT23封装的,导通电压Vgs<4v的场管（SI2302）,结果表现出了很好的驱动性能。
每个场效应管接一个大电阻下拉，目的是为了防止在单片机没接手电机的控制权时，电机由于P WM信号不稳定开始猛转。
接一个下拉电阻，保证了场管输入信号要么是高，要么是低，没有不确定的第三种状态。
那么电机也只有两种状态，要么转，要么不转。
主控输出的是P WM波形，用于控制场效应管的关闭和导通，从而控制电机的转动速度。
2.4G 通信飞行器在选择通信芯片上，也是选择了通用的芯片，NRF24L01。
因为市面上有很多针对这个芯片延伸出来的各种通信模块，技术很成熟，也很稳定，性价比很高。
在天线方面的选择上，我们采用体积很小的2.4G陶瓷天线，这种天线比P CB天线占地面积小，对这个寸土寸金的小飞机而言，简直太棒了。
`前面已经说了启动模式的切换会在下载程序时用到。
我们需要用到启动方式的切换来实现。
我们可以看到P NP型三极管Q5的基极是和复位按键连接的，P NP型三极管是基极低电平导通。
Q5的发射极是和电源连接，集电极是和BOOT0连接。
显然，BOOT0的电位高低，是跟复位按键是否按下直接相关的，同时我们有上面的铺垫也知道，BOOT0=1，BOOT1=1时，STM32从内部闪存开始启动，用于程序调试用。
复位按键按下之前，BOOT0=0（内部下拉），复位按键按下以后，BOOT0=1，复位后，间隔四个时钟周期后采样BOOT0的电平，如果是高电平，那么进入调试模式，开始接收串口发送的程序代码，存放在内部的Flash中，下载完毕以后，软件复位，此时复位按键肯定已经弹起了，四个时钟周期以后采样BOOT0，此时是低电平，进入正常模式，这样就完成了一次ISP下载。
这样一来，机身和外部的有线接口就只有一根安卓手机的标配数据线micro USB线。
它既是充电线，也是调参、烧写固件的数据线。
有了USB-Serial的转换，那么我们的飞机和P C上位机的通信就有了必要的硬件基础。