四旋翼直升机飞行控制系统设计
毕业论文基于ARM的四旋翼自主飞行控制系统设计
2016 南阳理工学院本科生毕业设计论文学院系电子与电气工程学院专业电子信息工程学生指导教师完成日期南阳理工学院本科生毕业设计论文基于ARM的四旋翼自主飞行控制系统设计Autonomous control system for the quadrotor unmannedaerial vehicle based on ARM processors总计毕业设计论文25 页表格0 个插图20 幅3 南阳理工学院本科毕业设计论文基于ARM的四旋翼自主飞行控制系统设计Autonomous controlsystem for the quadrotor unmanned aerial vehicle based on ARM processors学院系电子与电气工程学院专业电子信息工程学生姓名学号指导教师职称评阅教师完成日期南阳理工学院Nanyang Institute of Technology4基于ARM的四旋翼自主飞行控制系统设计[摘要]针对改变传统以单片机为处理器的四旋翼自主控制飞行器控制方式的问题设计了一种基于嵌入式ARM的飞行控制系统的设计和实现方案。
这是一种基于ARM的低成本、高性能的嵌入式微小无人机飞行控制系统的整体方案。
详细介绍了控制系统的总体构成以及硬软件设计方案包括传感器模块、视屏采集模块、系统核心控制功能模块、无线通信模块、地面控制和数据处理模块。
实验结果表明该设计结合嵌入式实时操作系统保证了系统的高可靠性和高实时性能满足飞行器起飞、悬停、降落等飞行模态的控制要求。
[关键词]ARM四旋翼自主飞行器控制系统。
Autonomous control system for the quadrotor unmannedaerial vehicle based on ARM processors Abstract In order to change the conventional control of four—rotor unmanned aerial vehicles using microcontroller as the processor a solution of flightcontrol system based on embedded ARM was presented which is low-cost,small volume, low power consumption and high performance. The purpose ofthe work is for attending the National Aerial Robotics Competition. The mainfunction of the system the hardware structure and the software design werediscussed in detail including the sensor module the motor module the wirelesscommunication module With embedded real time operating system to ensurethe system’s high reliability and real-time performance the experiments resultsshow that the requirements of flight mode are satisfied including taking ofhovering and landing and so onKey words ARM four-rotor unmanned aerial vehicles control system5 of the control signals 1 四旋翼飞行器的简介 1.1题目综述微型飞行器MicroAir Vehicle/MAV的概念最早是在上世纪九十年代由美国国防部远景研究局DARPA提出的。
六个自由度的四旋翼飞行控制原理
1.四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以 它又是一种欠驱动系统。 2.四旋翼飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化。 3.电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转， 保证四旋翼飞行器能够提供升力的同时，又能平衡其对机身 的反扭矩。
机载端控制电路版开发
• 红外接收装置——接收到发射装置的信息传递给单片机。
• 中央处理——单片机将接收到的红外信息处理，发送到PWM装置， 控制发动机的转速改变。
动力电路开发（PWM控制电流装置）
PWM电流控制电路： 每个PWM控制 器由一组电桥、及其外部一个感应电 阻（Rs）、一个内部比较器和一个单 稳多谐振荡器组成，来独立感应和控 制输出电流。
红外线接收器（接收信号）
反馈
单片机（中央处理）
PWM 步进电机（改变电流大小）
电机（转速改变） 飞行动作 轨道偏移外部扰动来自遥控电路开发（红外线装置）
• 四通道遥控器——上下、左右、前后、旋转 • 红外遥控装置——开关键，上升下降键，方向前后左右键。 （开关键：开启时，转速与飞行器重力刚好抵消，处于悬停 状态。关闭时，转速为零，处于停止状态。）
输出电流的逻辑控制：两个输入逻辑信号（l0 和 I1）用于数 字选择电机线圈电流在其最大水平的百分比，100%, 67%, 33%, or 0%。0%的输出电流值说明电桥关闭了所有驱动并且 也作为一个输出特性。
外界干扰因素
• 1.传感器噪声 • 2.外部扰动 • 3.摩擦 • 4.风速
四旋翼飞行器PID控制器的设计
四旋翼飞行器PID控制器的设计引言：1.PID控制器原理：PID控制器是由比例、积分和微分三个控制基元组成的。
其中比例控制器根据偏差的大小调整控制量；积分控制器根据偏差的积累调整控制量；微分控制器根据偏差的变化率调整控制量。
PID控制器根据实际值和期望值的偏差以及偏差变化率和积累量来调整控制量，以达到稳定目标。
2.四旋翼飞行器PID控制器参数调整：PID控制器的性能取决于三个控制基元的参数调整。
参数调整不当会导致飞行器姿态不稳定，甚至发生震荡。
常用的参数调整方法包括手动调整和自适应调整。
手动调整需要通过观察飞行器的响应来调整参数，而自适应调整则是根据系统的动态特性自动调整参数。
3.四旋翼飞行器PID控制器设计步骤：（1）确定控制目标和输入变量：控制目标即所要控制的飞行器姿态或高度，输入变量即传感器测得的实际值。
（2）传感器数据处理：通过传感器获得飞行器姿态或高度相关的信息，并进行滤波和校正，以减小误差。
（3）误差计算：计算实际值与目标值之间的误差，作为PID控制器的输入。
（4）参数调整：根据实际情况选择手动或自适应调整方法，逐步调整PID控制器的参数。
（5）控制量计算：根据误差和PID控制器的参数计算控制量。
（6）控制执行：将控制量传输给四旋翼飞行器的执行机构，使其根据控制量进行相应的动作，以实现飞行器的稳定。
4.PID控制器应用拓展：PID控制器作为一种简单有效的控制方法，广泛应用于四旋翼飞行器以外的许多领域，如汽车、工业控制和机器人等。
在实际应用中，还可以根据具体需求进行改进和优化，比如引入模糊控制或自适应控制等。
结论：四旋翼飞行器PID控制器是实现飞行器姿态和高度控制的关键部件。
通过合适的参数调整和控制策略设计，可以实现飞行器的稳定飞行。
PID 控制器在实际应用中具有广泛的适用性和可拓展性，为飞行器控制提供了一种简单而有效的解决方案。
四旋翼飞行器姿态控制系统设计
四旋翼飞行器姿态控制系统设计作者：周家强贺恬来源：《中国科技博览》2015年第25期[摘要]四旋翼飞行器在飞行控制的过程中具有控制成本高性能不稳定的特点。
本文展开了对四旋翼飞行器飞行姿态控制系统的研究。
对四旋翼的英语前景进行了分析，对于四旋翼飞行姿态控制系统进行了简单的介绍，对于控制器的设计过程进行了阐述，介绍了参考模型设计以及反馈回路设计等过程，最后利用新设计的四旋翼姿态控制系统进行了飞行测试实验，实验表明四旋翼姿态控制系统能够较好的保障四旋翼飞行过程中的平衡和稳定性。
[关键词]四旋翼飞行器姿态控制系统控制器参考模型反馈回路中图分类号：R12.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0328-011、引言在近几十年以来，全世界范围内的各种人为的以及自然的灾害频发。
灾害发生以后由于交通受到阻断，通信受到破坏所以灾区内部的真实客观情况无法及时的传递出来，这给救灾工作带来了很大的麻烦。
小型的飞行器的出现有效的解决了这一问题。
小型飞行器其飞行成本较低，飞行高度较低可以较好的拍摄人们不能够进入灾害区域的具体状况。
并且微型的四旋翼飞行器无人驾驶减少了人身伤害的可能性。
所以在实际的抗震救灾的过程中四旋翼飞行器得到了非常广泛的应用。
不仅仅局限于抗震救灾，四旋翼飞行器在监测天气以及低空的侦查和较轻货物的运输过程中都发挥了巨大的作用。
并且目前很多快递公司展开的自动送货以及自动送餐服务该飞行器都得到了广泛的应用，从四旋翼飞行器的应用来看，其具有非常广阔的发展前景。
2、被控对象本文所研究的对象为四旋翼飞行器，四旋翼的整体是利用碳纤维材料制成，其重量较小但是具有一定的强度。
飞行器上配置了4个直流电机。
能够持续飞行40分钟的时间。
其主要的构成部分有机身、电机和电机驱动、主控设备和通讯设备等。
3、姿态模型四旋翼飞行器具有6个自由度，并且耦合性较强，是一种非线性的多输入以及多输出的系统。
由于四旋翼飞行器在飞行的过程中其姿态的角度可调整性是不大的，所以可以将四旋翼飞行器的6个自由度看作是单独的输入和输出系统来进行控制器的设计。
四旋翼飞行器飞行控制技术综述
四旋翼飞行器飞行控制技术综述【摘要】四旋翼飞行器是一种多旋翼飞行器，具有稳定性好、机动性强等特点，被广泛应用于无人机、航拍等领域。
本文对四旋翼飞行器的发展历程、基本结构、传统飞行控制方法、先进飞行控制方法以及在不同领域的应用进行了综述。
在未来发展方面，四旋翼飞行器飞行控制技术将更加智能化、自主化，以应对更多复杂的飞行任务。
对于四旋翼飞行器飞行控制技术的展望，我们可以看到其潜力巨大，将为航空领域带来更多创新。
四旋翼飞行器的飞行控制技术在不断进步，将助力无人机等领域的快速发展和应用。
【关键词】四旋翼飞行器，飞行控制技术，发展历程，基本结构，传统飞行控制方法，先进飞行控制方法，应用领域，未来发展，展望，总结。
1. 引言1.1 四旋翼飞行器飞行控制技术综述四旋翼飞行器飞行控制技术是指通过对四个旋翼的控制，实现飞行器的姿态稳定、高度保持、定位等功能。
随着无人机技术的飞速发展，四旋翼飞行器在民用、军事、科研等领域得到了广泛应用。
在四旋翼飞行器飞行控制技术中，有传统方法和先进方法两种主流技术。
传统方法主要包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等；而先进方法则包括了自适应控制、模型预测控制、强化学习等。
不同的控制方法各有优缺点，适用于不同的飞行场景和要求。
四旋翼飞行器也在不同领域得到了广泛应用，如农业、消防救援、电力巡检等。
未来，随着航空技术的不断进步，四旋翼飞行器飞行控制技术将迎来更大的发展空间。
展望未来，可以通过结合人工智能、大数据等技术，实现四旋翼飞行器的智能化和自主化飞行。
四旋翼飞行器飞行控制技术的不断创新将为无人机行业带来更加广阔的发展前景。
2. 正文2.1 四旋翼飞行器的发展历程四旋翼飞行器的发展历程可以追溯到十九世纪，当时已有人构想出四旋翼飞行器的概念。
但直到二十世纪二战期间，四旋翼飞行器才得到了实际应用的机会。
德国的Flettner Fl 282“鼓鼓”直升机是二战期间最著名的四旋翼飞行器之一，它在反潜侦察和护航任务中发挥了重要作用。
四轴飞行器飞控原理要点
四轴飞行器飞控原理四轴飞行器飞控原理 (1)一、六种姿态控制原理示意 (3)二、四轴翼飞行器系统建模 (4)2.1假设条件： (4)2.2建立坐标系： (5)2.3转换矩阵推导： (6)2.4非线性模型 (7)2.5模型线性化 (11)三、基于PID的飞行控制 (15)四、硬件设计与实现 (17)4.1四轴飞行器硬件电路 (17)五、国内外四轴飞行器 (17)5.1 Kesterl (17)5.2 Unav3500 (18)5.3 MikroKoper (18)5.4 ArduPilot (19)5.5 Crazyflie (20)一、六种姿态控制原理示意图1 上下（高度）控制，就是四个螺旋桨同时增加（减小）转速；图2 前进、后退图3 左飞、右飞图4 类似打方向盘，改变航向二、四轴翼飞行器系统建模2.1假设条件：微小型四旋翼飞行器在三维空间中可视为刚体,飞行器在空间中的运动具有六个自由度,即飞行器质心在空间中的三个平移自由度和三个旋转自由度。
由于该飞行器一般为低空低速飞行,因此可以对其动力学模型的建立做如下假设:1)微小型四旋翼飞行器在研究中视为刚体,忽略其弹性影响,总质量m 为常数;2)将地球视为惯性系统,忽略地球自转和公转对飞行器的影响;3)假设地面为水平平面,忽略地球曲率的影响;4)重力加速度g为常数,不随地理位置和飞行高度的变化而变化;5)飞行器机机体几何外形完全对称且质量分布均勻,质心与几何中心重合。
2.2建立坐标系：图5机体坐标系B、地面坐标系EФ绕X轴方向的横滚角(rad);θ绕轴方向的俯仰角(rad);ψ绕Z轴方向的偏航角(rad):2.3转换矩阵推导：（可以查阅高等数学方向余弦，矩阵论中的旋转矩阵等资料）公式（1）公式（2）2.4非线性模型由于作用到飞行器上的合力和合力矩是四个螺旋奖所产生的力与力矩的矢量和,因此,他们之间存在极大地交叉耦合特性。
例如,横滚(俯仰)力矩的改变将会对侧向(纵向)加速度有一个直接的影响。
四旋翼直升机姿态控制设计
四旋翼直升机姿态控制设计一、课程设计目的1）.熟练掌握运用所学的飞行控制系统的基础知识，深入理解前期所学的专业基础课的原理。
2）.具备独立查阅中英文资料和相应的工程设计手册能力。
3）.能够掌握典型的飞行器的飞行控制系统的设计过程，包括方案的选择，姿态控制系统，包括电机伺服系统等方案的设计，误差分析等。
4）.具备熟练使用matlab语言的技能。
5）.能够对所设计的系统进行计算机仿真实验，并就仿真结果进行分析研究。
6）.对造成的系统误差的因素进行分析，改进系统设计。
二、四旋翼直升机的基本工作原理在无人直升机中，四旋翼直升机凭借其独特的的外形和结构成为国内外机构研究的热点。
与常规的布局的单旋翼直升机相比，四旋翼直升机可以使用相对较小的旋翼。
这就减小了直升机碰到其他障碍物的可能性，提高了其飞行的安全性。
此外，四旋翼直升机没有单旋翼直升机的自动倾斜器和尾桨，机械结构相对比较简单。
图四旋翼直升机结构示意图四旋翼直升机的结构如图所示。
从图中可见，当前旋翼和尾旋翼顺时针旋转，左旋翼和右旋翼逆时针旋转，并且四个旋翼转速一致，产生的升力之和等于直升机自重时，直升机可以实现静态悬停。
如果产生的升力同时增加和减少，那么四旋翼直升机可以实现上升或者下降。
当前旋翼和尾旋翼加速且左旋翼和右旋翼减速，同时四个旋翼产生的升力和直升机自重相等时，由于存在扭矩差，可导致直升机的偏航运动。
当前旋翼加速，尾旋翼减速而左旋翼和右旋翼的旋转速度保持不变时，四旋翼直升机可以实现X轴的滚转运动，即俯仰运动。
同理，也可实现Y轴的滚转运动，即滚转运动。
基于如上几种基本运动，四旋翼直升机可以实现前飞，侧飞以及其他复杂运动。
如图上所示，定义α={X E,Y E,Z E}为地面惯性坐标系，β={X B,Y B,Z B}为原点在飞机质心并且与四旋翼飞行器固连的机体坐标系。
定义向量η=[θ,ϕ,ψ]T表示直升机的三个姿态角：俯仰角θ，滚转角ϕ，偏航角ψ。
这三个欧拉角决定了直升机从惯性坐标系α到机体坐标系的转换矩阵β。
四旋翼飞行器飞行控制技术综述
四旋翼飞行器飞行控制技术综述四旋翼飞行器是一种由四个旋翼组成的无人机，可以垂直起降和定点悬停，具有灵活性和机动性。
它的飞行控制技术可以分为姿态控制和位置控制两种基本类型。
姿态控制是指控制飞行器姿态（包括横滚、俯仰和偏航），而位置控制则是控制飞行器的定点飞行或航线飞行。
下面将对这两种控制技术进行详细介绍。
一、姿态控制技术1. 传统PID控制PID控制是一种经典的控制方法，它通过比例、积分和微分三个分量的组合来调节系统的输出。
在四旋翼飞行器中，PID控制可以用来控制姿态，使飞行器保持平稳的飞行状态。
通过对角速度和角度的反馈控制，可以实现对飞行器姿态的精确控制。
但是PID控制也存在一些问题，比如对于非线性系统和参数变化的系统，PID控制的性能会受到影响。
2. 模糊控制模糊控制是一种可以应对非线性系统和模糊环境的控制方法。
在四旋翼飞行器中，可以利用模糊控制来实现对姿态的精确控制。
通过建立模糊规则库，可以将模糊的输入与输出进行映射，实现对飞行器姿态的控制。
模糊控制可以有效地应对系统的非线性特性，但是对规则库的设计和参数的选择需要较大的经验和技巧。
3. 神经网络控制4. 遗传算法控制遗传算法是一种模拟生物进化的优化算法，可以用来优化系统的控制参数。
在四旋翼飞行器中，可以利用遗传算法来寻找最优的姿态控制参数，从而实现对飞行器姿态的精确控制。
遗传算法能够全局寻优，但是需要大量的计算资源和较长的优化时间。
1. GPS定位控制GPS定位是一种全球定位系统，可以实现对飞行器位置的精确控制。
在四旋翼飞行器中，可以利用GPS定位进行位置控制，实现定点飞行或航线飞行。
通过GPS模块获取飞行器的位置信息，可以实现对飞行器位置的精确控制。
但是GPS在室内或密集城市地区信号可能不太可靠。
3. 惯性导航控制惯性导航是一种通过加速度计和陀螺仪获取飞行器运动信息，并通过积分计算得到飞行器位置信息的导航方法。
在四旋翼飞行器中，可以利用惯性导航进行位置控制，实现对飞行器位置的精确控制。
基于MSP430单片机的四旋翼飞行器控制系统设计
基于MSP430单片机的四旋翼飞行器控制系统设计汤金萍;周雷;金阿锁【摘要】四旋翼飞行器是由4个带桨叶电机驱动并形成十字交叉结构的一种飞行器.本试验是以MSP430F149单片机为主控芯片,搭建四旋翼飞行器控制系统.以MPU-6050传感器获取飞行器的姿态信息,经过递推滤波算法,得到可靠的姿态数据,通过四元数融合算法,进行姿态解算,获得四旋翼飞行器的姿态角,然后借助PID控制算法,消除四旋翼飞行器在飞行过程中不可预测的误差,最后,以PWM波的形式控制无刷直流电机,实现四旋翼飞行器的自平稳控制.本试验完成了四旋翼飞行器的自平稳控制系统,能够基本实现四旋翼飞行器的平稳起飞与降落.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)020【总页数】4页(P9-12)【关键词】MSP430;MPU-6050;欧拉角;四旋翼飞行器;闭环控制【作者】汤金萍;周雷;金阿锁【作者单位】南通大学电气工程学院,江苏南通226019;南通大学电气工程学院,江苏南通226019;南通大学电气工程学院,江苏南通226019【正文语种】中文【中图分类】TP29四旋翼飞行器是多旋翼飞行器中最常见、最简单的一种。
2010年世界首款四旋翼飞行器AR.Drone问世，它由法国Parrot公司发布。
它的定位是一款高科技玩具，性能非常优秀，轻便，很安全，容易控制，而且还能实现自悬停，拍摄图像，并通过WiFi传输到手机上显示。
DJI是众多四旋翼飞行器公司中值得一提的公司之一。
在早些年，DJI主要工作放在直升机的控制上，在AR.Drone问世后，DJI看到了四旋翼飞行器的市场，开始研究四旋翼飞行器产品。
2012年，DJI相继推出了几款飞行器产品。
在当时AR.Drone的引领下，全球刮起了一股四旋翼飞行器商业化的热潮。
2013年1月，DJI推出Phantom，如图1所示。
四旋翼飞行器被开发用作一个新领域——航拍。
“Phantom”的中文意思是精灵，与它的外形很相配。
四旋翼飞行器飞行控制技术综述
四旋翼飞行器飞行控制技术综述四旋翼飞行器是一种利用四个独立旋转的螺旋桨来实现飞行的航空器。
它可以垂直起降，并且具有灵活的飞行能力，因此在无人机、航拍等领域得到了广泛的应用。
要保证四旋翼飞行器的安全飞行，飞行控制技术起着至关重要的作用。
本文将对四旋翼飞行器的飞行控制技术进行综述，包括飞行原理、飞行控制系统、姿态稳定控制、导航控制、避障技术等方面的内容。
一、飞行原理四旋翼飞行器的飞行原理是利用四个螺旋桨产生的升力来支撑整个飞行器，再通过改变螺旋桨的转速和倾斜角来实现飞行方向和姿态的控制。
螺旋桨的旋转产生的气流通过空气动力学原理产生升力，从而支持飞行器的重量。
通过改变四个螺旋桨的转速和相对倾斜角，可以控制飞行器的上升、下降、向前、向后、向左、向右的运动。
利用螺旋桨的差速旋转可以实现飞行器的姿态控制，从而使得飞行器可以实现各种飞行动作。
二、飞行控制系统飞行控制系统是四旋翼飞行器的核心部件，它由传感器、处理器、执行器等多个部分组成，用于感知环境、执行控制指令，实现飞行器的姿态稳定控制、导航控制和避障等功能。
传感器用于获取飞行器的姿态、位置、速度等信息，包括加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计等。
处理器用于处理传感器获取的数据，并根据飞行器的姿态、位置和控制指令来生成执行器的控制信号，执行器包括电动调节器和螺旋桨。
飞行控制系统的核心是飞控芯片，它是飞行控制系统的“大脑”，负责控制飞行器的姿态稳定、导航和飞行动作的执行。
常用的飞控芯片包括Pixhawk、Naze32、Ardupilot等，它们具有强大的计算能力和丰富的控制算法，可以实现飞行器的高度稳定性和精确控制。
三、姿态稳定控制姿态稳定控制是指通过控制飞行器的姿态角度来实现飞行器的稳定飞行。
四旋翼飞行器的姿态包括俯仰角、横滚角和偏航角，分别对应飞行器绕前后轴、左右轴和上下轴的转动姿态。
姿态稳定控制主要通过改变四个螺旋桨的转速和相对倾斜角来实现，可以采用PID控制算法、自适应控制算法等方法来实现。
四旋翼飞行器控制系统硬件电路设计
四旋翼飞行器控制系统硬件电路设计首先，在硬件电路设计中，关键是选择合适的传感器。
常用的传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计等。
加速度计用于测量飞行器的线性加速度，陀螺仪用于测量飞行器的角速度，磁力计用于测量飞行器的方向。
这些传感器需要与处理器进行接口连接，并能够提供准确的数据。
因此，在硬件电路设计中，需要选取高性能的传感器，同时设计稳定可靠的电路板。
其次，处理器是控制系统的核心。
处理器的选择应综合考虑性能、功耗和成本等因素。
常用的处理器有单片机和微处理器。
单片机适用于简单的控制任务，如姿态控制和飞行模式切换等。
而微处理器适用于复杂的控制任务，如路线规划和数据处理等。
在硬件电路设计中，处理器需要与传感器和电调进行接口连接，并能够高效地处理控制指令。
此外，处理器还需要具备足够的计算能力和存储空间，以便实现飞行控制算法和数据记录功能。
电调是控制电机转速的关键组件。
通常，四旋翼飞行器需要四个电调以控制四个电机的转速。
电调需要接收处理器发送的PWM信号，并将其转换为适当的电机转速。
在硬件电路设计中，电调需要具备快速响应的能力，并能够输出稳定的PWM信号。
此外，电调还需要有适当的保护机制，以避免过载和短路等故障。
最后，电机是驱动飞行器旋转的关键组件。
电机的选择应综合考虑功率和效率等因素。
常用的电机有无刷电机和有刷电机。
无刷电机具有高效率和长寿命等优点，因此在硬件电路设计中通常选择无刷电机。
电机需要与电调进行接口连接，并能够输出适当的推力。
此外，电机还需要具备足够的扭矩和转速范围，以应对不同的飞行任务。
总之，四旋翼飞行器控制系统硬件电路设计涉及多个组件的选择和接口设计等方面。
在设计过程中，需要综合考虑传感器、处理器、电调和电机等因素，以实现飞行器的控制能力和飞行稳定性。
四旋翼飞行器控制系统ppt课件
四旋翼飞行器的6种 基本运动状态
8
9
总体结构
电池
电调1 电调2 电调3 电调4
传感器
飞行控制板
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电机1 电机2 电机3 电机4
无线传输模块
控制系统电源
四旋翼飞行器采用3.7伏 锂电池供电，用1sUSB充 电器给锂电池进行充电。
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飞行控制板
四旋翼飞行控制板计划采用STM32作 为主控制器，STM32是一款基于ARM的 32位MCU的闪存、USB、CAN、7个16 位定时器、两个ADC和9个通信接口的芯片。 STM32丰富的片上资源可满足各类传感器 通讯需求，与传统飞行控制器相比，大大的 降低了开发成本，节约了资源。是一款非常 适合本项目开发使用的单片机。
12
无线通信模块
无限通信模块采用2.4G无线收发 模块nRF24L01来实现四旋翼飞行器 与遥控器之间信息的交互，实现遥控 器对四旋翼飞行器的操控，遥控器用 一块1S锂电池经升压板输出9伏电压 作为电源。
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传感器
为实现四旋翼飞行器的人工智能，除采用传 统的6轴传感器MPU6050，我们将尝试用超声 波传感器，红外传感器，增加摄像头，用DSP芯 片进行数据处理实现自动壁障，加入电压传感器， 实现对电源的实时监控，加入了GPS全球卫星定 位系统使其拥有了自动导航等功能，在本系统的 基础上，我们还将添加电子罗盘，将偏航角引入 到导航计算中，从而使飞行器的飞行路线更加精 确与稳定。
14
程序流程图
开始 系统初始化 接受解码遥控信号 设置相应飞行参数
3ms中断？
进行短周期数据融合 数据采集次数=160xn？
进行长周期数据融合 控制量输出
采集传感器数据
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基亏ARM内核单片机的四旋翼直升机飞行控制系统设计
关 键 词 ：四 旋 翼 直 升 机 ；飞行 控 制 ；单 片 机 ； 惯 性 导航 系统
中图分类号 ： Ｖ ２ ４ ９ ． １ ２ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ｌ ３ — ０ ０ ７ ９ — ０ ４
Ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｒ ｌ ｆ ｉ ｇ ｈ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｆ ｏ ｕ ｒ ・ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｈ ｅ ｌ ｉ ｃ ｏ ｐ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍ ＣＵ
叶文伟 １ ， ２ ，刘 琨 ，李 中健
（ １ ． 西北 工业 大 学 自动化 学 院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ １ ２ ９ ； ２ ． 中 国人 民解 放 军 ９ ２ ２ ６ １ 部队 海南 海 口 ５ ７ ０ ２ ０ ３ ） 摘 要 ：四 旋 翼 直 升机 具 有 ４个 呈 交 叉 结 构 排 列 的 螺 旋 桨 ， 其 独 特 的 构 型 能 够 满 足 复 杂环 境 中的 任 务 需 求 。 文 中设 计 了一 种 四 旋 翼 直 升 机 飞 行 控 制 系统 软 硬 件 方 案 ， 通过 传 感 器 实 时采 集 四 旋 翼 的 姿 态 、 高度、 位 置等信 息 ． 采用Ｐ Ｉ Ｄ 算 法 设 计 飞行 控 制 律 。 以Ａ Ｒ Ｍ Ｃ ｏ ｔ ｒ ｅ ｘ — Ｍ３内核 高性 能单 片机 作 为 主控 制 器 。最 后 采 用 Ｃ Ｖ Ｉ 开 发 的 地 面 站 软 件 实现 在 线 数 据 采 集与 调 参 。 并 通 过 实 际飞 行 验 证 了本 方案 的 可行 性 与稳 定 性 。
四旋翼飞行器PID控制器的设计
四轴飞行器控制系统设计及其姿态解算和控制算法研究
本次演示提出的基于嵌入式的四轴飞行器控制系统架构由以下几个部分组成： 飞行器主体、传感器模块、嵌入式控制器、无线通信模块以及电源模块。其中， 飞行器主体负责产生升力和重力；传感器模块包括加速度计、陀螺仪和气压计等， 用于实时监测飞行状态；嵌入式控制器作为核心控制单元，负责处理传感器数据 并生成控制指令；无线通信模块用于传输控制指令和飞行状态数据；电源模块为 整个系统提供能量。
3、设计高效的执行器，实现了电机转速的准确控制。
参考内容二
引言
四轴飞行器是一种具有广泛应用前景的无人机，其控制系统对于飞行器的稳 定性和精度具有至关重要的作用。随着科技的不断进步，嵌入式技术逐渐成为四 轴飞行器控制系统的重要发展方向。本次演示将围绕基于嵌入式的四轴飞行器控 制系统展开研究与设计进行详细阐述。
在设计四轴飞行器姿态控制系统时，我们需要明确设计理念。在本设计中， 我们的主要目标是通过优化控制算法和提高硬件性能，实现飞行器的高精度和稳 定控制。为了达到这个目标，我们将采用以下措施：
1、采用先进的控制算法，如PID控制器和卡尔曼滤波器等，以增加系统的稳 定性和精度；
2、选择高性能的传感器和微处理器，以提高传感器数据的准确性和处理速 度；
1、实现方法
在实现基于嵌入式的四轴飞行器控制系统过程中，我们首先完成了硬件设备 的选型和搭建，然后编写了控制算法和通信协议。在调试过程中，我们通过连接 PC与嵌入式控制器，利用上位机软件实时监测飞行状态和调整控制参数。
2、实验结果
通过多次实验，我们发现该控制系统能够实现稳定的飞行，并且具有较强的 抗干扰能力。在控制算法方面，PID控制算法表现出了良好的性能，能够快速跟 踪期望轨迹，减小误差。此外，我们还对该系统的通信协议进行了测试，结果表 明通信模块工作正常，数据传输稳定可靠。
毕业设计论文——基于模糊PID算法的小型四旋翼无人飞行器控制系统设计
摘要四旋翼飞行器是一种四螺旋桨驱动的、可垂直起降的飞行器，这种结构被广泛用于微小型无人飞行器的设计，可以应用到航拍、考古、边境巡逻、反恐侦查等多个领域，具有重要的军用和民用价值。
四旋翼飞行器同时也具有欠驱动、多变量、强耦合、非线性和不确定等复杂特性，对其建模和控制是当今控制领域的难点和热点话题。
本次设计对小型四旋翼无人直升机的研究现状进行了细致、广泛的调研，综述了其主要分类、研究领域、关键技术和应用前景，然后针对圆点博士的四旋翼飞行器实际对象，对其建模方法和控制方案进行了初步的研究。
首先，针对四旋翼飞行器的动力学特性，根据欧拉定理以及牛顿定律建立四旋翼无人直升机的动力学模型，并且考虑了空气阻力、转动力矩对于桨叶的影响，建立了四旋翼飞行器的物理模型；根据实验数据和反复推算，建立系统的仿真状态方程；在Matlab环境下搭建了四旋翼飞行器的非线性模型。
选取四旋翼飞行器的姿态角作为控制对象，借助Matlab模糊工具箱设计了模糊PID控制器并依据专家经验编辑了相应的模糊规则；通过仿真和实时控制验证了控制方案的有效性，并在此控制方案下采集到了输入输出数据；利用单片机编写模糊PID算法控制程序，实现对圆点博士四旋翼飞行器实物的姿态控制。
本设计同时进行了Matlab仿真和实物控制设计，利用模糊PID算法，稳定有效的对四旋翼飞行器的姿态进行了控制。
关键词：四旋翼飞行器；模糊PID；姿态控制ⅠAbstractQuadrotor UA V is a four propeller driven, vertical take-off and landing aircraft, this structure is widely used in micro mini unmanned aerial vehicle design and can be applied to multiple areas of aerial, archaeology, border patrol, anti-terrorism investigation, has important military and civil value.Quadrotor UA V is a complicated characteristic of the complicated characteristics such as the less drive, the multi variable, the strong coupling, the nonlinear and the uncertainty, and the difficulty and the hot topic in the control field.Research status of the design of small quadrotor UA V were detailed and extensive research, summarized the main classification, research areas, key technology and application prospect of and according to Dr. dot quadrotor actual object, the modeling method and control scheme were preliminary study.First, for the dynamic characteristics of quadrotor UA V, dynamic model of quadrotor UA V is established according to the theorem of Euler and Newton's laws, and consider the air resistance and rotation torque for the effects of blade, the establishment of the physical model of the quadrotor UA V; root according to experimental data and repeated calculation, the establishment of system simulation equation of state; under the MATLAB environment built the nonlinear model of the quadrotor UA V Select the attitude of the quadrotor angle as the control object, with the help of matlab fuzzy toolbox to design the fuzzy PID controller and according to experience of experts to edit the corresponding fuzzy rules; through the simulation and real-time control verify the effectiveness of the control scheme, and this control scheme under the collection to the data input and output; written by SCM fuzzy PID control algorithm, dots, Quad rotor UA V real attitude control. The design of the Matlab simulation and the physical control design, the use of fuzzy PID algorithm, the stability of the four rotor aircraft attitude control.Keywords:Quadrotor UA V;F uzzy PID;Attitude controlⅡ目录摘要（中文） (Ⅰ)摘要（英文） (Ⅱ)第一章概述 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 四旋翼飞行器的研究现状 (2)1.3 四旋翼飞行器的关键技术 (5)1.3.1 数学模型 (6)1.3.2 控制算法 (6)1.3.3 电子技术 (6)1.3.4 动力与能源问题 (6)1.4 本文主要内容 (6)1.5本章小结 (7)第二章四旋翼飞行器的运动原理及数学模型 (7)2.1四旋翼飞行器简介 (7)2.2 四旋翼飞行器的运动原理 (8)2.2.1 四旋翼飞行器高度控制 (8)2.2.2 四旋翼飞行器俯仰角控制 (9)2.2.3 四旋翼飞行器横滚角控制 (9)2.2.4 四旋翼飞行器偏航角控制 (10)2.3四旋翼飞行器的数学模型 (11)2.3.1坐标系建立 (11)2.3.2基于牛顿-欧拉公式的四旋翼飞行器动力学模型 (12)2.4 本章小结 (15)第三章四旋翼飞行器姿态控制算法研究 (15)3.1模糊PID控制原理 (15)3.2 姿态稳定回路的模糊PID控制器设计 (16)3.2.1 构建模糊PID控制器步骤 (17)3.2.2 基于Matlab的姿态角控制算法的仿真 (22)3.3 本章小结 (25)第四章四旋翼飞行器飞行控制系统软件设计 (25)4.1 模糊PID控制算法流程图 (25)4.2 系统实验及结果分析 (26)4.3 本章小结 (27)第五章总结与展望 (28)5.1 总结 (28)5.2 展望 (28)参考文献 (28)第一章概述有史以来，人类一直有一个梦想，那就是可以像蓝天上自由翱翔的鸟儿一样。
基于STM32的微型四旋翼无人机控制系统设计—软件设计
毕业设计(论文)开题报告题目：基于STM32的微型四旋翼无人机控制系统设计—软件设计院（系）电子信息工程学院专业电气工程及其自动化班级姓名学号导师2017年3月9日与国外相比，国内对四旋翼无人机的研究起步较晚，尚处于初步阶段。
主要有南京航空航天大学、北京航空航天大学、中国科学技术大学、哈尔滨工业大学、国防科学技术大学等高校的硕士研究生以及一些高新技术企业对四旋翼无人飞行器研究的比较多。
值得一提的是于2006年成立的深圳市大疆创新科技有限公司也一直致力于多旋翼无人机的研发创新，研发的主流产品线包括，Ace One系列工业无人直升机飞行控制系统及地面站控制系统，筋斗云系列多旋翼航拍飞行器，包含了高清数字图传的如来系列手持控制一体机等等。
如PHANTOM2VISIO+飞行器，它自带云台，可加载高清摄像机，采用三轴陀螺减震和GPS定点定高技术，飞行稳定、操作简单，又称为会飞的相机。
2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施四旋翼飞行器的控制系统由姿态测量系统、飞行控制系统组成。
姿态测量系参考文献[1]岳基隆.四旋翼无人机自适应控制方法研究[D].长沙:国防科学技术大学,2010.[2]王小莉.面向桥梁检测的四旋翼飞行器控制系统研究[D].重庆交通大学,2013,05[3]单海燕.四旋翼无人直升机飞行控制技术研究[D].南京:南京航空航天大学,2008.[4]郭晓鸿.微型四旋翼无人机控制系统设计与实现[D].南京:南京航空航天大学,20 12.[5]庞庆霈.四旋翼飞行器设计与稳定控制研究[D].中国科学技术大学,2011.[6]庞庆霈,李家文,黄文号.四旋翼飞行器设计与平稳控制仿真研究[J].电光与控制,2012.[7]胡庆.基于STM32单片机的无人机飞行控制系统设计[D].南京:南京航空航天大学,2012.[8]胡飞.小型四旋翼飞行器飞行控制系统研究与设计[D].上海:上海交通大学,2009.[9] Derrick Yeo, Ella M.Aerodynamic Sensing as Feedback for Ornithopter Flight Control. 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting,2011.[10]黄波.基于磁传感器阵列的微弱磁性目标定位的研究[D].武汉工程大学，2012.[11]蒋乐平.基于DSP的太阳能飞航飞行控制器研究[D].南昌航空大学,2012.[12]黄毅.某近程小型无人机飞行控制系统研究[D].南昌航空大学,2013.[13] Yasaman Saeedi, Robustness Analysis of a Simultaneously Stabilizing Controller: A Flight Control Case Study. AIAA 2011.[14]芦燊桑.无人机遥测遥控地面站系统研究[D].南昌航空大学,2012.[15]胡宁博，李剑，赵榉云.基于HMC5883的电子罗盘设计[J].传感器世界,2011,06:35-38[16] John M. Kearney, Ari Glezer. Aero-Effected Flight Control Using Distributed Active Bleed.41st AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, 2011:3099-3110.。
微型四旋翼直升机控制系统设计
Ｃ Ｓ Ｐ・ ・Ｊ） （ ｒ・ ・ （ Ｏ ｉ： １２ ３ ４ ，，，）
式 中 ， 为旋 翼 的拉力 系数 ； ｃ Ｓ 为第 ｉ 只旋 翼
的实 际产生 拉 力 的 桨 盘 面 积 ； Ｒ 为第 ｉ 旋 翼 的 只 半 径 ；， ｏ 为第 ｉ Ｊ 只旋翼 的角速 度 （ 电机转 速 呈 线 与 性 关 系 ）ｐ为空气 密度． ； 由上 面 的假设 可 以将 Ｃ ， Ｒ 分别 近 似为 相 Ｓ， 应 的 常数．因此 ， （ ） 以表 示 为 式 １可
通 讯 作 者 ．Ｅｍ ｉ：ｌａｕ＠ ｇｈ ．ｄ ． ｎ —ａｌａｉ ｓｎ ｚｕ ｅｕ ｃ ｓ
３ ６
实际拉 力 ， 式 （ ） 如 １．
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广 州大学 学报 （ 自然Βιβλιοθήκη 学 版 ） 第１ ０卷
由于微 型 四旋翼 直升 机 的 飞行 控 制具 有 以上 的独 特特点 ， 飞行 控 制 系统 至 少 需 要 完 成 以下 其 控制 任务 ：
文 章 在 滑 流 理论 的 基 础 上 介 绍 了微 型 四 旋翼 直 升 机 飞 行 原 理 ； 次 ， 出微 型 四旋 翼 直 升 机 的 飞 行 控 制 系统 整 其 提 体 架构 ； 三 ， 论 了 内环 姿 态 控 制 规 律 ， 通 过 ｓ ｌ ｋ对 所 建 立 的 俯 仰 通 道 进 行 仿 真 ， 真 结 果表 明 ， 计 第 讨 并 ｉ ｉ ｍｕ ｎ 仿 设 的 控 制 规 律 有 良好 的 实 时 跟 踪 控 制 效 果 ； 最后 ， 行 了 飞行 控 制 系统 的硬 件 设 计 ， 建 了 飞行 平 台 ， 用 飞 行 平 进 搭 利 台进 行 了 室 内飞 行 试 验 ， 录 的 实验 数 据 进 一 步 验 证 了该 控 制 器 具 有 良好 的 实 时控 制 性 能 ． 记
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四旋翼直升机飞行控制系统设计
四旋翼直升机具有4个呈交叉结构排列的螺旋桨，其独特的构型能够满足复杂环境中的任务需求。
文中设计了一种四旋翼直升机飞行控制系统软硬件方案，通过传感器实时采集四旋翼的姿态、高度、位置等信息，采用PID算法设计飞行控制律，以ARM Cortex—M3内核高性能单片机作为主控制器。
最后采用CVI开发的地面站软件实现在线数据采集与调参，并通过实际飞行验证了本方案的可行性与稳定性。
四旋翼飞行器(Ouadrotor，Four-rotor，4rotors helicopter，X4-flver等)是一种特殊构型的电动可遥控微型飞行器，它是由4个螺旋桨驱动，通过4个螺旋桨的差速来完成姿态控制。
四旋翼飞行器与其他类型的无人机相比具有许多优点，其中主要是其可垂直起降及机动性强等性能，能够适应各种复杂环境。
因此四旋翼飞行器在民用产品、军事武器等各方面有着广泛的应用前景。
文中将介绍四旋翼飞行器控制系统的软硬件设计方案与实现。
1飞行控制系统总体设计
四旋翼飞行器控制系统的设计主要包括主飞行控制板和相关外围电路，结合惯性传感器、超声波传感器、GPS接收机、无线数传模块，并配套自行开发的地面站软件设计实现一套完整的四旋翼飞行器自主飞行控制系统。
四旋翼飞行器飞行控制系统的开发内容主要包括：飞控板及外围电路设计，传感器底层驱动开发，PWM控制信号的混控输出，飞行控制律程序设计以及地面站软件的设计与开发。
飞控系统的总体设计方案如图1所示。
系统核心控制器为一款基于ARM cortex—M3内核的单片机；惯性测量元件(IMU)主要提供解算飞行器姿态的数据等信息；高度传感器采用超声波传感器，输出相对地面的高度信息；接收机接收遥控器发出的杆量信号，这些信号将用于控制器的输入；GPS接收机输出飞行器的位置信息；无线数据传输模块用于飞行器与地面站的数据通信。
传感器信息经过飞行控制律的运算处理，最终通过PWM信号输出至电子调速器，用来控制四个电机的转速，以实现姿态、位置与高度的控制。
地面通过无线数传实时传回飞行器信息用以检测飞行器飞行状态，同时地面站也可以向飞行器发送控制指令。
图2四旋翼飞行器机架
四旋翼飞行器的机架选用了市面上做工比较好的Xaircraft-650，其优点是各个组件采用模块化设计，方便拆卸和损耗更换，同时较高的起落架设计方便在飞行器底部搭载相关传感器设备。
四旋翼飞行器的机架如图2所示。
2飞控系统硬件设计
2．1飞控核心板设计
飞控板的主控芯片选用意法半导体公司的ARM Cortex—M3内核的单片机STM32。
其功
耗低，最高工作频率72MHz，拥有512K字节的闪存程序存储器和高达64K字节的SRAM，最多可达112个快速I／O端口，多达4个16位定时器，5个USRAT、3个SPI、2个I2C、1个CAN、1个USB2．0全速接口。
具有优异的实时性能，同时拥有丰富而规范的固件库，适合飞控板的开发。
图3最小系统电路设计
飞控板采用最小系统加全部接口引出的设计，即保证系统能够正常工作的前提下，引出所有扩展接口以方便后续实验开发的功能扩展。
主控芯片STM32F103的最小系统原理电路设计框图如图3所示，由于主芯片需要3．3V电压供电，所以采用稳压芯片产生3．3V电压，还需加电容对稳压后的电压进行滤波。
在保证正确供电和正确接地的同时，需外加两个晶振电路。
其中8M晶振作为系统外部时钟，起振后为系统提供时钟信号：32．768K晶振主要用于系统的实时时钟RTC电路；引出所有引脚以供扩展之用，同时设计了外部复位电路。
2．2传感器数据采集及通信接口设计
2．2．1组合导航系统数据采集
组合导航系统采用了惯性导航与全球卫星定位系统(GPS)相结合的方案，二者能够弥补相互的不足，为无人机提供可靠性好，自主性和精确度高的导航信息。
其中惯性导航系统选择了基于MEMS技术的惯性传感器，结合卡尔曼滤波算法和四元数法及三轴磁力计温度补偿进行姿态解算和估计。
传感器的输出为数字信号，通过串口发送数据。
由于STM32片内集成串口，因此设计RS232电平与TTL电平转换电路以实现数据通信。
电平转换电路采用MAX232芯片，电路如图4所示。
2．2．2超声波传感器
用于测量高度的超声波传感器采用SensComp公司的615088传感器，它具有两种模式：触发测距模式和5Hz自动测距模式。
测量范围：0．15～10．7m，测量精度：0．1％。
STM32采用捕获中断方式测得超声波发送的边沿跳变信号与经障碍物反射回来的超声波边沿跳变信号，做差换算得到超声波模块与障碍物的距离。
实测在0．2～10m范围内的距离，其测距误差不超过0.1％，满足四旋翼飞行器飞行的精度要求。
2．2．3无线数传模块
本设计方案所选用的无线数据传输模块有TTL、RS232、RS4853种接口，同时配有USB 转，TTL模块，在开阔地的传输距离可达800m。
飞控系统主控芯片通过无线数据传输模块与上位PC机进行通信，传送由传感器获得的飞行数据到上位PC机以实时监测飞行状态，同时上位PC机也可以向飞行器传送飞行控制指令及相关参数。
2．2．4PWM信号的采集与输出
由于四旋翼飞行器的飞行完全依靠四个电机的转速变化来控制，其不同于固定翼飞机的是滚转、俯仰、偏航以及油门通道均需要通过4个电机联动才能实现对四旋翼飞行器的控制。
因此，需要在油门通道控制信号的基础上叠加其余3个通道信号，混控合成之后的四路信号分别输出至4个电子调速器对各个电机加以控制。
根据四旋翼姿态控制的原理，定义4个电机序号以及机体轴系如图5所示。
图5电机序号以及机体坐标系定义
根据上述分析，电机控制信号混控公式如式(1)所示：
其中△φ=φ-φmid，△θ=θ-θmid，△ψ=ψ-ψmid。
M1，M2，M3，M4分别表示电机1～电机4的控制信号，T表示油门通道控制信号，φ表示滚转通道控制信号，θ表示俯仰通道控制信号，ψ表示偏航通道控制信号，φmid、θmid、ψmid分别表示滚转、俯仰、偏航通道控制信号的中立值。
3飞控系统软件设计
3．1地面站软件设计
为方便监测四旋翼飞行状态，利用CVI软件设计开发了地面PC机惯导数据采集界面，如图6所示。
地面PC机通过无线数据传输模块实时接收四旋翼飞行数据，通过该界面显示四旋翼三轴姿态角，加速度，角速率，经纬度及GPS速度等信息，并实时绘制出三轴姿态角曲线。
3．2控制律软件设计
由于PID控制算法成熟稳定，易于实现，因此本方案飞行控制器的设计采用PID算法。
由于飞控系统为数字系统，因此采取数字PID算法。
数字PID算法如式(2)所示。
程序的实现在此就不赘述。
式中T表示控制器的控制周期，ek表示四旋翼飞控指令与反馈信号的差值，uk表示PID 的输出信号，k表示控制节拍序号，Kp、Ki、Kd分别表示PID控制器的比例、积分、微分项系数。
采用上述算法分别设计飞行器的滚转、俯仰、偏航、定高以及GPS定点的PID控制器。
4系统实现与飞行试验
依据上述的各个部分完成了飞行器硬件平台的搭建和控制算法程序的编写和调试，并反复进行了试飞调参，最终达到了比较理想的效果，实现了飞行器的全自主GPS定点定高定航向悬停，并且在外界强干扰的情况下能够很好地稳定姿态。
飞行器全自主GPS定点定高定航向悬停飞行如图7所示。
图7飞行器全自主GPS定点定高定航向悬停飞行
5结论
文中所设计的四旋翼飞行控制软硬件系统对四旋翼飞行器的飞行控制取得了比较好的效果，通过试飞实验表明，在本飞控系统的控制下，四旋翼具有较好的稳定性，基本达到了设计目标。
同时本设计充分利用了STM32单片机丰富的片内资源，程序均采用模块化设计，稍作修改即可很容易地移植到其他飞行器上，具有较好的可移植性，缩短了系统软硬件的开发周期，为下一步搭载实验各类任务设备奠定了基础。