基于ARM的四旋翼无人飞行器控制系统.
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。
基于ARM的四旋翼飞行器设计
基于ARM的四旋翼飞行器设计作者：马海琴叶俊明苏鹏鉴来源：《电子技术与软件工程》2015年第10期四旋翼飞行器是一种结构新颖、性能优越的垂直起降飞行器，具有操作灵活、带负载能力强等特点。
根据设计方案采购飞行器机体模型，选择直流无刷电机，功能强大的微处理器、传感器等元器件以满足系统需要。
根据系统动力学模型设计控制算法，设计四旋翼飞行器控制系统控制规律。
【关键词】ARM 无刷电机陀螺仪磁力计无线控制1 飞行控制系统总体设计系统核心控制器为ARM cortex—M3内核的单片机；惯性测量元件（IMU）提供飞行器姿态的数据等信息；高度传感器采用超声波传感器；GPS接收机输出飞行器的位置信息；无线数据模块用于飞行器与地面站的数据通信。
地面传回飞行器信息，向飞行器发送控制指令。
2 飞控系统硬件设计2.1 飞控核心板设计主控芯片选用意法半导体公司的ARM Cortex—M3内核。
其功耗低，处理速度快，拥有丰富的固件库，适合飞控板的开发。
飞控板需外加两个晶振电路。
8M晶振作为系统外部时钟，为系统提供时钟信号；32.768K晶振用于系统的实时时钟电路。
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惯性导航与GPS结合的方案，为无人机提供可靠性好和精确度高的导航信息。
惯性导航系统选择基于MEMS技术的惯性传感器，结合卡尔曼滤波算法及三轴磁力计温度补偿进行姿态解算和估计。
传感器输出的数字信号通过串口发送。
2.2.2超声波传感器用于测量高度的超传感器采用SensComp公司的615088传感器。
采用捕获中断方式测得超声波发送信号与经障碍物反射的信号，做差换算得到超声波模块与障碍物的距离。
实测在10 m范围内的距离，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无线数传模块本方案所选用的无线传输模块，在开阔地的传输距离可达800 m。
主控芯片通过无线传输模块与PC机进行通信，传送获得的飞行数据到PC机以监测飞行状态，同时PC机也可以向飞行器传送控制指令。
基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计
基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计引言：四旋翼无人机近年来逐渐走向商业化和日常生活化，广泛应用于航拍、货运、农业等领域。
为了保证飞行器的平稳、安全飞行，需要设计一个可靠的控制系统。
本文基于STM32单片机，设计了一种适用于四旋翼飞行器的控制系统。
一、硬件设计1.主控板主控板采用STM32单片机，该单片机具有高性能、低功耗、强大的控制能力等优势。
它能够完成飞行器的数据处理、控制输出等任务。
2.传感器为了获取飞行器的姿态信息，需要使用加速度传感器和陀螺仪。
加速度传感器用于测量飞行器的加速度，陀螺仪用于测量飞行器的角速度。
这些传感器通常被集成在一块模块上，直接连接到主控板。
3.遥控器为了实现飞行器的遥控操作，需要使用遥控器。
遥控器通过无线通信与主控板进行数据传输，控制飞行器的起降、悬停、转向等操作。
4.电源管理飞行器控制系统需要提供可靠的电源供电。
因此，需要设计一个电源管理模块，包括锂电池、电池充电管理电路和电源开关等。
二、软件设计1.姿态估计通过加速度计和陀螺仪的数据，使用滤波算法（如卡尔曼滤波）对飞行器的姿态进行估计。
根据姿态的估计结果，可以计算出飞行器的控制输出。
2.控制算法针对四旋翼飞行器，常用的控制算法有PID控制算法和模糊控制算法。
PID控制算法通过比较飞行器的期望姿态和实际姿态，计算出相应的控制输出。
模糊控制算法可以根据模糊规则和模糊集合来计算出控制输出。
3.通信模块为了实现与遥控器之间的无线通信，需要使用无线通信模块，例如蓝牙模块或者无线射频模块。
通过与遥控器进行数据传输，可以实现遥控操作，并接收遥控器发送的命令。
三、控制流程1.初始化飞行器启动时，首先进行传感器的初始化，包括加速度传感器和陀螺仪的初始化。
然后进行电源管理的初始化，确保电源供电正常。
2.传感器数据采集通过传感器采集飞行器的姿态数据，包括加速度和角速度。
3.姿态估计根据传感器采集的数据，使用滤波算法对飞行器的姿态进行估计。
基于ARM内核单片机的四旋翼直升机飞行控制系统设计
基于ARM内核单片机的四旋翼直升机飞行控制系统设计关键字：ARM内核单片机飞行控制图为：STM32物联网云应用开发板摘要：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。
关键词：四旋翼直升机；飞行控制；单片机；惯性导航系统四旋翼飞行器(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。
基于ARM单片机四旋翼飞行器控制器设计
本科毕业论文（设计）基于ARM 单片机的四旋翼飞行器 控制器设计系 （部）专 业学 号学生姓名指导教师提交日期中工 信商概要近几年，微小型的四旋翼无人机已逐渐成为无人机领域的研究热点。
由于其灵活性，机体结构简单，维修方便等优点，并且可以在空中悬停，垂直起飞和着陆。
所以它在军事和民用领域巨大的应用潜力，在架构设计和飞行控制国内外许多研究机构的研究也致力于四个旋翼无人机飞行控制系统，以实现四个旋翼无人机自主飞行]10[。
四旋翼无人机飞行控制系统的重要组成部分是其机载的传感器系统，由于它为机载控制系统提供了可靠的飞行状态信息，因此是实现四旋翼无人机自主飞行的重要设备之一。
本论文设计了一种基于ARM处理器作为主控制器的四旋翼飞行器，由MTi.G惯性导航一体机，高精度声纳传感器和无线遥控器为主的机载传感器系统。
该系统已经完成了航班状态信息的采集和处理，与空气中的控制器，实现了四旋翼飞行器空中自主悬停控制。
使用现有的机载控制器硬件平台的ARM嵌入式控制器的功能是构建一个功能完善，和机载传感器系统（微型姿态航向参考系统和声纳传感器）的采集和处理测量的数据，对采集到的数据以及遥控数据进行一定的PID算法的计算]2[，进而控制四个无刷直流电机的转动，实现可四旋翼飞行器的稳定飞行。
关键字：四旋翼无人机声纳传感器无刷直流电机Four rotor aircraft design based on ARM single chipmicrocomputerABSTRACTIn recent years，quadrotor helicopter has become a hotspot of the research about unmanned aerial vehicle(UA V)．It has high maneuverability，easy maintance，simple configuration, and the ability of agile hovering，vertical taking off and landing(VTOL)．Because of their huge potential application values for civil and military utilization，researches on the architecture of flight control system(FCS)are conducted by many universities and companies to achieve autonomous flight control of quadrotors．Onboard sensor system is a very important component of flight control system because it will supply reliable flight informations of quadrotor for the flight controller.In this paper，a self assembled quadrotor helicopter is used as the airframe for the flight control system design．An attitude measuring method based on ARM processor is proposed, which gives out attitude informations of medium and low accuracy. The data acquisition and processing about the flight information of quadrotor is accomplished．The qutonomous hovering control of quadrotor cooperating with flight control system onboard is achieved．A complete platform of flight control system onboard is estibalished by there—development of ARM embedded controller to make it possible for the scource code to be run on the ARM embedded controller．Onboard data accquiration and processing are implemented．Then PID algorithm for computing some of the collected data, and then control four brushless DC motor rotation, achieve stable flight four rotary wing aircraft.Keywords:Quadrotor ARM AHRS Sonar Four brushless DC motor rotation目录1 绪论 (1)1.1 研究的前景与意义 (1)1.2 国内外的研究现状 (1)2 设计任务 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 使用说明 (3)3 四轴飞行器样机结构与硬件选择 (4)3.1 样机结构与系统结构 (4)3.2 硬件设计与选型 (6)3.2.1 核心板 (6)3.2.2 陀螺仪 (6)3.2.2 超声波模块 (7)3.2.3 电源模块 (8)3.2.4 电机模块 (9)3.2.5 无线通信与显示 (10)4 程序设计与调试 (12)4.1 飞行器姿态导航的数据的采集 (13)4.2 声呐传感器数据的采集 (14)4.3 电机的控制 (15)4.5 调试 (16)结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (20)1 绪论1.1 研究的前景与意义四旋翼无人飞行器拥有很多优点和广阔的应用前景。
基于单片机四旋翼无人飞行器控制系统设计与实现
篓
基 于 单 片 机 四 旋 翼 无 人 飞 行 器 控 制 系统 设 计 与 实 现
黄 静 怡
（ 茂名技 师学 院 ，广 东 茂 名 ５ ２ ５ ０ ０ ０ ）
［ 摘要］ 四旋翼无人 飞行 器具有可垂直起 降 、定点悬停 、机动灵活等优点 ，有 着广泛 的应用价值 ，因此 对其控 制 系统
萨
图 ２ 设备 飞行状态 图
无 人 飞行 器 的框 架结 构 如 ３所示 。 示 屏 外启 后
能 反 映设 备相 火 参数 ，方便 使 川 １并 按需 调 节 。 内部 主控 模 块 为 单 片 机芯 片 ，飞 行 过程 中能 实 现 埘 飞行 装 置 移 动 姿 态 和速 度 的 凋控 。
Hale Waihona Puke 设计展 开研 究具 有十分重要 的意义。介绍一种基 于单片机的四旋翼无人飞行 器控制 系统设计 总体 方案 ，并分
析其硬软件设计 。
关键 词 单 片机 四旋 翼 无人 飞行 器 控 制 系统
中 图分类 号
Ｔ Ｐ ８ ７ ２
行。 １ 个 电机 ｒ ｆ １ ．２个 同 向 旋 转 ．另 外 ２个逆 向 旋 转 ． 从 而实 现旋 转 力 的 消 除 。本 文 所 研 究 的无 人 飞 行 器 主 要 “ 十字 ”形 行驶 ，按 照设 汁 ．装 置 ｊ 的 电机 １主蛰 控 制 九 人 飞行器 沿 ． ｒ 轴 向正前 方 运 动 ， Ｉ Ｔ ｉ ｆ 电机 ２主要控 制 无 人
控 制 系 统 的设 计 直接 关 系 到 飞 行 器 的 性 能 ， 凶此 本 文 将
行 器 沿 着 轴 向 左侧 运 动 ，另外 ２ 个 电机 则控 制 无人 飞 仃
器 向相 反方 向运 动 。这 款无 人 飞行 器 总共 可按 照 ６种 状 念 行驶 ．如 ２所 示 。
基于STM32的四旋翼无人机智能控制方法设计
基于STM32的四旋翼无人机智能控制方法设计四旋翼无人机是一种应用广泛的无人机类型，它由四个同心排列的旋翼组成，能够提供稳定的飞行能力。
在基于STM32的四旋翼无人机智能控制方法设计中，我们需要考虑飞行稳定性、遥控操控能力以及自动控制能力等方面。
首先，为了保证飞行的稳定性，我们可以采用PID控制方法。
PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成，可以根据飞行状态的误差来调整旋翼的转速。
通过调整PID参数，可以使得飞行器能够更好地保持平衡。
在STM32上，我们可以通过编程来实现PID控制器，并将其与四个旋翼的电机连接起来。
其次，为了实现遥控操控能力，我们可以利用STM32的GPIO口和UART通信接口来实现无人机与遥控器之间的通信。
遥控器通过按键或摇杆等控制方式发送信号给STM32，STM32将接收到的信号解码后，将其转化为相应的控制指令，再发送给飞行器的电机。
利用STM32的中断功能，我们可以实现快速响应遥控指令的功能，使得飞行体验更加流畅。
最后，为了提高无人机的自动控制能力，我们可以加入一些传感器，例如陀螺仪、加速度计和姿态传感器等。
这些传感器可以实时感知无人机的飞行状态，例如俯仰角、滚转角和偏航角等。
通过将传感器的数据传输给STM32，我们可以根据具体的飞行算法来实现自动控制功能，例如自动起飞、自动降落和自动悬停等。
在基于STM32的四旋翼无人机智能控制方法设计中，我们需要结合硬件设计和软件设计。
硬件方面，我们需要设计电机驱动电路、通信电路和传感器接口电路等。
软件方面，我们需要进行编程，实现PID控制算法、遥控通信协议和传感器数据处理算法等。
综上所述，基于STM32的四旋翼无人机智能控制方法设计是一个复杂的系统工程，需要考虑飞行稳定性、遥控操控能力和自动控制能力等方面的要求。
通过合理的硬件设计和软件编程，我们可以实现一个功能强大、性能优越的四旋翼无人机。
基于STM32的四旋翼飞行控制系统毕业设计
例如在高空电力线巡检中，无人机能在工作人员的操控下进行工作，可以代替人工对巡检对象实施接近检测，减少工人的劳动强度。也可以携带传感仪器、摄像机等，对巡检对象进行数据收集、分析与存储，这进一步提高巡检的工作效率和巡检精度。在军事上，在局部小规模对战的时候，一些普通的侦察机，可能受到敌方打击而造成不必要的机体人员伤亡，无人机则可以很好地起到替代作用。利用四旋翼飞行器作为侦察机，具有振动小、噪声小、可靠性高、成本低、反侦察能力强、自我销毁等优势。因此无人机的军事价值不可估量。四旋翼飞行器还有着更为广阔的前景等待着开发。比如可以通过为飞行器的添加更加智能的算法实现人机互动，让飞行器帮人取物件等。
1
6
mV
电源模块的原理图如图4.1所示。图里的5V电源来源于电子调速器的BEC降压系统。
图4.1电源模块电路图
4.1.2STM32F407最小系统
STM32F407VET6是意法半导体基于CORTEX-M4内核的芯片，STM32F407拥有的资源包括：集成FPU和DSP指令，并具有192KBSRAM、1024KB FLASH、12个16位定时器、2个32位定时器、2个DMA控制器（共16个通道）、3个SPI、2个全双工I2S、3个IIC、6个串口、2个USB（支持HOST /SLAVE）、2个CAN、3个12位ADC、2个12位DAC、1个RTC（带日历功能）、1个SDIO接口、1个FSMC接口、1个10/100M以太网MAC控制器、1个摄像头接口、1个硬件随机数生成器、以及112个通用IO口等。该芯片的配置十分强悍，具有卓越的性能。相对STM32F1来说，许多功能进行了重大改进。STM32最小系统电路图如图4.2所示。
基于ARM的四轴飞行器协调控制系统的设计
基于ARM的四轴飞行器协调控制系统的设计
王茂森;祁建;戴劲松
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2015(000)005
【摘要】基于目前很流行的多轴飞行器，提出了一主多从多机协调控制系统。
主机以 A RM 架构微处理器S3C6410为主控核心，采用Linux操作系统作为
S3C6410软件开发平台。
从机采用STM32为控制核心，多机间基于2.4G无线通讯模块进行信息交互。
介绍了系统的总体设计、各节点间通信设计、主从机底层行为控制，并进行了相关测试，试验结果表明该系统能够满足多机协调控制的要求。
【总页数】4页(P156-158,161)
【作者】王茂森;祁建;戴劲松
【作者单位】南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于STM32的四轴飞行器系统设计 [J], 李庆
2.基于STM32的小型四轴飞行器编队控制系统设计 [J], 陈韩悦;刘晓航;王品智;夏昊鹏;赖晓晨;惠煌
3.基于STM32F4处理器的四轴飞行器控制系统设计 [J], 闫晓兵;陈春梅;白雪艳;刘鹏
4.基于STM32F4处理器的四轴飞行器控制系统设计 [J], 闫晓兵;陈春梅;白雪艳;刘鹏
5.农用四轴飞行器避障控制系统设计——基于机器视觉和超声波测距 [J], 吴春玉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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
10
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。
11
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。
13
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
15
基于ARM的四旋翼无人飞行器控制系统
基于ARM的四旋翼无人飞行器控制系统刘乾;孙志锋【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,提出了一种基于嵌入式ARM的飞行控制系统的设计和实现方案.详细介绍了控制系统的总体构成以及硬、软件设计方法,包括传感器模块、电机模块、无线通信模块.试验结果表明,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.%In order to change the conventional control of four-rotor unmanned aerial vehicles using microcontroller as the processor,a solution of flight control system based on embedded ARM was presented. The main function of the system, the hardware structure and the software design were discussed in detail, including the sensor module, the motor module, the wireless communication module. With embedded real time operating system to ensure the system' s high reliability and real-time performance, the experiments results show that the requirements of flight mode are satisfied,including taking off,hovering,and landing and so on.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2011(028)010【总页数】4页(P1237-1240)【关键词】ARM;四旋翼无人飞行器;控制系统【作者】刘乾;孙志锋【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TP277;TH3近年来，随着新型材料以及飞行控制技术的进步，小型四旋翼低空无人飞行器得到了迅速发展，在军事和民用领域具有广阔的应用前景。
基于STM32的四旋翼无人飞行器控制系统
基于STM32的四旋翼无人飞行器控制系统邓其龙;朱耀钟【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2015(000)019【摘要】Based on the STM32F103ZET6 microcontroller core, designed a four-rotor UAVcontrol system, a four-rotor unmanned airvehicle’s attitude control. Andintroduce the control system hardware and software design method, design offuzzy PID controller using Matlab simulation tools, a four-rotor UAV VTOL,autonomous hover your mouse and remote control.%本文以STM32F103ZET6单片机为核心，设计了一款四旋翼无人飞行器控制系统，实现了四旋翼无人飞行器的姿态控制。
并详细介绍了控制系统硬件和软件的设计方法，利用Matlab仿真工具设计了模糊PID控制器，实现了四旋翼无人飞行器的垂直起降、自主悬停和远程遥控。
【总页数】2页(P171-172)【作者】邓其龙;朱耀钟【作者单位】长江大学电子信息学院;长江大学电子信息学院【正文语种】中文【相关文献】1.基于ARM的四旋翼无人飞行器控制系统 [J], 刘乾;孙志锋2.基于单片机四旋翼无人飞行器控制系统设计与实现 [J], 黄静怡3.基于DSP的四旋翼无人飞行器控制系统 [J], 赵铭明;谢叶;李梦柯;陈通;蒋丽红4.基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统设计 [J], 任剑秋;钟小勇;张小红5.基于STM32的四旋翼无人机控制系统设计 [J], 丁电宽;赵晨浩;贾天光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ARM内核单片机的四旋翼直升机飞行控制系统设计
基于ARM内核单片机的四旋翼直升机飞行控制系统设计叶文伟;刘琨;李中健【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2013(21)13【摘要】Four-rotor helicopter has four propellers with cross-structure,whose unique configurations can meet the demands of tasks in complex environment.In this paper,a flight control system of four-rotor helicopter is designed with software and hardware solution.The information of four-rotor helicopter's attitude,height and position was collected by sensors in real-time;the flight control law was designed by PID algorithm; and a high performance MCU with core of ARM Cortex-M3 was selected to be the main controller.At last,the ground station software was designed by CVI for online data acquisition and parameter adjusting.The flight experiment shows the design with viability and stability.%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.【总页数】4页(P79-82)【作者】叶文伟;刘琨;李中健【作者单位】西北工业大学自动化学院,陕西西安710129;中国人民解放军92261部队海南海口570203;西北工业大学自动化学院,陕西西安71012;西北工业大学自动化学院,陕西西安71012【正文语种】中文【中图分类】V249.122【相关文献】1.基于ARM Cortex-MO的SoC单片机内核程序设计 [J], 于玉珠;殷春莉;孙浩2.基于瑞萨单片机的四旋翼飞行控制系统 [J], 李红燕3.基于瑞萨单片机的四旋翼飞行控制系统 [J], 李红燕;4.基于ARM的四旋翼飞行控制系统设计 [J], 李孟虎; 张锡伟5.基于ARM Cortex-M0内核单片机的指夹式脉搏血氧仪设计与实现 [J], 秦汉;王瑞琦;卢超波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ARM的无人机飞行控制系统的研究实现概述
基于ARM的无人机飞行控制系统的研究实现一、引言无人机飞行控制系统是一种具有高性能的自主导航、自动飞行控制、任务管理的综合系统，需要进行大量复杂的数据处理与数学运算。
飞控计算机是飞行控制系统的核心子系统，随着航空航天技术的发展，飞控计算机向着高精度和小型化方向发展。
高精度要求无人机的制导控制精度高、稳定性好，能够适应复杂的外界环境，致使控制算法比较复杂，计算速度快、精度高。
小型化则对控制控制系统的重量和体积提出了更高的要求，要求计算机的性能越高越好，体积越小越好。
性能指标和体积限制迫切需要研制新型的飞控计算机。
二、飞控计算机与外围的接口设计要求基于ARM的飞行控制计算机的设计，关键在于系统整体方案设计。
接口设计是一个重要环节，其质量将直接影响系统的性能，信号输入输出时要考虑抗干扰性，所设计的整体方案要易于实现，对不同型号的无人机要有一定的适应性。
对于要求相近的型号，应该以修改控制软件为主，以少改动或不改动硬件设计为好，这些要求都要在方案设计的各个环节中考虑。
首先要对无人机的飞控/导航任务和实现目标作需求分析。
根据飞行要求和控制对象的复杂程度，选择控制周期；按照控制周期内控制计算量来确定计算的类型和运算速度，并结合外部单元确定接口方案，以及对抗干扰因素的考虑，可确定整体的通讯协议和接口形式。
在无人机的飞行过程中，为了实现一定的飞行任务，需要对其飞行姿态进行控制，引导飞机按照一定的航线准确飞行。
为了进行姿态控制，就需要获得飞行姿态的实时参数信息以及遥控遥测参数。
有了这些信息参数，经过计算机的控制算法计算，实时输出控制粮到执行机构，从而实现控制/导航目的，其构成示意图见图1。
垂直陀螺、三轴角速率陀螺输出的是模拟信号，因此飞控计算机必须具有多路模拟信号的高精度采集能力。
而磁航向传感器、高度传感器以及与GPS和遥控遥测的等外围单元的数据交换则采用了RS-485、RS-232通讯协议，因此飞控计算机要具有多串口的通行能力。
四旋翼飞行器飞行控制系统研究与设计
四旋翼飞行器飞行控制系统研究与设计四旋翼飞行器是无人机中常见的一种飞行器类型，在军事、民用等领域有着广泛的应用。
而对于这种飞行器，飞行控制系统的研究与设计是其性能和稳定性的关键。
一、四旋翼飞行器的工作原理四旋翼飞行器是一种通过四个独立的旋翼进行飞行的飞行器。
它的工作原理是通过调节不同旋翼的转速和倾斜角度，控制飞行器的姿态和飞行方向。
通过这种方式，飞行器可以实现上下、前后、左右的飞行运动，并且可以在空中悬停。
二、四旋翼飞行器飞行控制系统基本组成四旋翼飞行器的飞行控制系统主要由传感器、控制算法和执行器三部分组成。
传感器用于获取飞行器的姿态和状态数据，控制算法用于根据传感器数据计算控制指令，执行器则用于执行控制指令，调节旋翼的转速和倾斜角度。
1. 传感器传感器是飞行控制系统的数据获取部分，主要用于获取飞行器的姿态、位置和运动状态等数据。
常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、磁力计、气压计等。
陀螺仪用于测量飞行器的角速度，加速度计用于测量飞行器的加速度，磁力计用于测量飞行器的方向，气压计用于测量飞行器的高度。
这些传感器可以提供给控制算法所需的姿态和状态数据，为飞行器的控制提供支持。
2. 控制算法控制算法是飞行控制系统的核心部分，它主要用于根据传感器数据计算控制指令，调节飞行器的姿态和飞行状态。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
PID控制是一种经典的控制算法，它通过比例、积分和微分三部分组成，可以根据误差信号调节执行器输出，实现对飞行器的精确控制。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，可以处理复杂的非线性系统，对于四旋翼飞行器的控制具有一定的优势。
自适应控制是一种基于自适应参数的控制方法，可以根据飞行器的动态特性实时调节控制参数，适应不同的飞行环境和工况。
3. 执行器执行器是飞行控制系统的执行部分，主要用于控制飞行器的旋翼转速和倾斜角度，调节飞行器的姿态和飞行状态。
常见的执行器包括电动调速器、舵机等。
四旋翼飞行器飞行控制系统研究与仿真
四旋翼飞行器飞行控制系统研究与仿真一、引言：随着无人机技术的发展，四旋翼飞行器作为一种重要的无人机类型，在军事、民用和工业领域中得到了广泛应用。
四旋翼飞行器的飞行控制系统是实现其稳定飞行和精确操控的关键。
本文将对四旋翼飞行器的飞行控制系统进行研究与仿真。
二、四旋翼飞行器飞行控制系统的功能和组成：1.嵌入式飞控系统：嵌入式飞控系统是飞行控制系统的核心，集成了飞行姿态估计、姿态控制和飞行模式切换等功能模块。
它通过接受传感器系统获取的飞行状态信息，计算出合适的控制指令，并通过执行器系统实施控制。
2.传感器系统：传感器系统用于获取飞行器的状态信息，如加速度、角速度、姿态等。
常用的传感器包括加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等。
3.执行器系统：执行器系统用于根据嵌入式飞控系统计算出的控制指令来控制飞行器的运动。
常用的执行器包括电机、螺旋桨等。
4.遥控器系统：遥控器系统用于远程操控飞行器的飞行和动作。
通过遥控器系统，飞行员可以对飞行器进行起飞、降落、飞行方向和高度的调整。
三、四旋翼飞行器飞行控制系统的研究内容和方法：1.飞行姿态控制：飞行姿态控制是四旋翼飞行器飞行控制系统中的核心问题之一、该问题的研究内容包括姿态估计和姿态控制两个方面。
姿态估计：姿态估计是指通过传感器获取的飞行状态信息，推导出飞行器的姿态信息。
常见的姿态估计方法有卡尔曼滤波器和互补滤波器等。
姿态控制：姿态控制是指根据飞行器的姿态信息，计算合适的控制指令来控制飞行器的姿态。
常见的姿态控制方法有PID控制器和模型预测控制器等。
2.位置和轨迹控制：位置和轨迹控制是四旋翼飞行器飞行控制系统中的另一个重要问题。
该问题的研究内容包括位置估计和位置控制两个方面。
位置估计：位置估计是指通过传感器获取的飞行状态信息，推导出飞行器的位置信息。
常见的位置估计方法有GPS和惯性导航系统等。
位置控制：位置控制是指根据飞行器的位置信息，计算合适的控制指令来控制飞行器的位置。
基于ARM的多传感器四旋翼飞行器控制系统设计
基于ARM的多传感器四旋翼飞行器控制系统设计王丙;王琪;张震;高进可【摘要】为改变以传统嵌入式处理器的四翼飞行器的控制方式,基于四旋翼飞行器的工作原理和性能特点,提出了一种基于ARM Cortex-M7的嵌入式处理器的飞行控制系统的设计和实现方案.阐述了四旋翼飞行器的物理结构与飞行原理,给出了硬件系统总体方案;在整合各功能模块的基础上,对系统硬件电路进行设计,并进行了模拟仿真运行和实验验证.仿真与实验表明:设计能够保证系统的高稳定性,能满足飞行器起飞、悬停、侧飞等飞行模态的控制要求.%In order to change the conventional control mode of quadrotor with embedded processor,a solution of flight control system is presented based on working principle and performances of quadrotor,design of flight control system based on embedded ARM Cortex-M7 is proposed.Flight principles and mechanical structures of quadrotors are presented,as well as general scheme of hardware system.On the basis of integration of each functionmodule,hardware circuit design of multi-sensor control system based on ARM Cortex-M7 is discussed in detail.Simulation operation and experimental verification are carried out.Simulation and experimental results show that high stability of the control system is guaranteed and the requirements of flight modes are satisfied,including aircraft takingoff,hovering,flying side and so on.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)007【总页数】4页(P120-123)【关键词】ARM;多传感器;四翼飞行器;控制系统硬件电路设计【作者】王丙;王琪;张震;高进可【作者单位】江苏科技大学张家港校区机电与汽车工程学院,江苏张家港215600;江苏科技大学张家港校区机电与汽车工程学院,江苏张家港215600;江苏科技大学张家港校区机电与汽车工程学院,江苏张家港215600;江苏科技大学苏州理工学院机电与动力工程学院,江苏张家港215600【正文语种】中文【中图分类】TP202近年来，随着传感器技术、数字图像处理技术、信号与系统处理技术的迅速发展，以及各种新材料、新能源的广泛应用，国内的小型飞行器的研究开发工作逐渐升温，许多形成了产业[1,2]。
基于51单片机的四旋翼飞行器控制系统设计--
2015年11月7日
题目名称
基于51单片机的四旋翼飞行器控制系统设计题目性质结合科研题目来源
自拟
适用专业
自动化、电气工程及其自动化
所属学院、系
电信学院自动化系
地点
东一教508
题目内容：
无人驾驶飞行器，是当前国防工业、航空航天、智能控制等领域的一个热点研究课题。四轴飞行器是无人驾驶飞行器的一种典型的结构形式。课题要求设计出四轴飞行器控制系统硬件和软件，实现飞行器在空中的平稳飞行。
[2]单海燕.四旋翼无人飞行器控制技术研究[D].南京：南京航空航天大学.2008
[3]秦永元.四旋翼飞行器建模与仿真研究[D].北京：国防科技大学.2010.
[4]杨志明.四旋翼飞行器自动驾驶仪设计[D].南京：南京航空航天大学.2008.
[5]姜强.四旋翼无人机飞行器姿态控制系统的设计与实现[D].大连：大连理工大学.2013.
2）液晶显示器的检验工装，中国兵器工业计算机应用技术研究所.
3）一种电工电子及自动化综合实验装置.
3.论文：
[1]自供电无线热量计的设计.实验室科学.2012.4, 第15卷第2期, 169-172.
[2]基于嵌入式的无线远程书写绘画装置设计. 实验室科学. 2012. 2, 第15卷第1期, 115-118.
题目来源：来源于立项课题的题目，请填写课题名称及编号、来源、经费；未立项，请填写自拟。
地点：校外地点请填写所在省份、城市、具体单位名称；校内地点请填写所在院系、实验室名称。
指导教师的相关教学及科学研究基础：
1.教学：信号与系统、数字信号处理、智能控制；
2.科研：
基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计
基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计四旋翼飞行器是一种由四个旋翼驱动的无人机。
它具有垂直起降和悬停的能力，能够在空中保持稳定飞行。
基于STM32的四旋翼飞行器控制系统设计需要考虑飞行器的姿态控制、飞行模式控制、传感器数据获取与处理等方面，同时还需要实现与地面站的通信和数据传输。
首先，飞行器的姿态控制是控制系统设计的核心。
通过采用传感器获取飞行器的姿态信息，如加速度计、陀螺仪和磁力计等，利用PID控制算法对飞行器进行姿态调整，使其保持平衡和稳定飞行。
STM32可以通过配置外设，如ADC和定时器，来获取传感器数据，同时使用GPIO口来控制电机的转速，实现四旋翼飞行器的姿态控制。
其次，飞行模式控制是四旋翼飞行器控制系统中的另一个重要方面。
飞行模式通常包括手动模式、自稳模式和定点悬停模式等。
在手动模式下，飞行器由遥控器控制飞行方向和速度。
在自稳模式下，飞行器利用姿态控制算法来保持平衡和稳定飞行。
在定点悬停模式下，飞行器根据传感器数据和定位信息，实现在空中固定位置悬停。
通过STM32的串口通信模块与遥控器通信，可以实现飞行模式的切换和控制。
另外，传感器数据获取与处理也是四旋翼飞行器控制系统设计的重要部分。
飞行器需要获取传感器数据，如高度、速度和位置等信息，并进行处理，以进行姿态控制和飞行模式控制。
STM32可以通过配置串口通信、I2C或SPI总线来获取和处理传感器数据，同时利用内部的计算和存储单元进行数据处理和算法运算。
最后，与地面站的通信和数据传输是四旋翼飞行器控制系统设计中的另一个重要方面。
地面站可以通过无线通信方式与飞行器进行通信，获取飞行器的状态信息和传感器数据，并发送飞行指令和控制信号。
通过配置STM32的无线通信模块，如WiFi或蓝牙模块，可以实现与地面站的通信和数据传输。
除了以上提到的关键设计方面，四旋翼飞行器控制系统设计还需要考虑电源管理、动力系统控制（电机控制）、GPS定位和导航等问题。
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第 28卷第 10期 2011年 10月机电工程Journal of Mechanical ＆Electrical EngineeringVol．28No．10Oct．2011收稿日期 :2011－03－24作者简介 :刘乾 (1986－ , 男 , 河南驻马店人 , 主要从事嵌入式技术及网络通信方面的研究．E-mail :qianustb@163．com 通信联系人 :孙志锋 , 男 , 副教授 , 硕士生导师．E-mail :eeszf@zju．edu．cn 基于 ARM 的四旋翼无人飞行器控制系统刘乾 , 孙志锋*(浙江大学电气工程学院 , 浙江杭州 310027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 , 提出了一种基于嵌入式 ARM 的飞行控制系统的设计和实现方案。
详细介绍了控制系统的总体构成以及硬、软件设计方法 , 包括传感器模块、电机模块、无线通信模块。
试验结果表明 , 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 ; 四旋翼无人飞行器 ; 控制系统中图分类号 :TP277; TH39文献标志码 :A文章编号 :1001－4551(2011 10－1237－04Four-rotor unmanned aerial vehicles control system based on ARMLIU Qian , SUN Zhi-feng(College of Electrical Engineering , Zhejiang University , Hangzhou 310027, ChinaAbstract :In order to change the conventional control of four-rotor unmanned aerial vehicles using microcontroller as the processor , a solution of flight control system based on embedded ARM was presented．The main function of the system ,the hardware structure and the software de-sign were discussed in detail ,including the sensor module , the motor module , the wireless communication module．With embedded real time operating system to ensure the system ’ s high reliability and real-time performance , the experiments results show that the requirements of flight mode are satisfied , including taking off , hovering , and landing and so on．Key words :ARM ; four-rotor unmanned aerial vehicles ; control system0引言近年来 , 随着新型材料以及飞行控制技术的进步 , 小型四旋翼低空无人飞行器得到了迅速发展 , 在军事和民用领域具有广阔的应用前景。
和传统的直升机相比 , 它有着自身的优势 :当前后两个旋翼逆时针旋转 , 而左右两侧的旋翼顺时针旋转时 , 则尾桨控制和旋翼倾斜问题可以被忽略[1]。
但由于小型四旋翼低空飞行器是一个具有 4个输入力 , 同时却有 6个输出的欠驱动系统 ,具有多变量、非线性等特性 , 这使得飞行控制系统的设计变得比较困难。
目前的飞行器控制系统多采用单片机来完成姿态控制 , 存在硬件资源有限、运算和处理速度慢等问题。
本研究选用 32位 ARM 处理器 , 并且可以内嵌实时操作系统 , 和传统的控制方式相比 , 外设资源更丰富 , 性能更好。
本研究从小型四旋翼飞行器的机型特点和实际需要出发 , 结合 ARM 控制器的优越性能 , 探讨小型四旋翼飞行器控制系统的硬、软件实现方案。
1系统工作原理和结构框架1. 1四旋翼飞行器工作原理四旋翼飞行器上下的垂直运动是通过 4个旋翼同时增速 (减速得到的 , 当 4个旋翼的升力之和等于飞行器的自重时 ,飞行器便保持悬停。
水平面内的前后运动是在旋翼 1、 2分别增速 (减速的同时 , 旋翼 3、 4减速 (增速 , 这样机身就会发生向后或者向前的倾斜 , 得到水平面内的前后运动 ; 俯仰运动是通过旋翼 1、 3速度不变 , 旋翼 2增速 (减速的同时 , 旋翼 4减速机电工程第 28卷(增速来实现的。
相似地可以得到滚转运动 :即旋翼 1增速 (减速 , 同时旋翼 3减速 (增速。
通过组合以上的基本运动 , 可以实现小型四旋翼飞行器的各种复杂运动 [2]。
四旋翼飞行器的结构俯视图如图 1所示。
图 1小型四旋翼飞行器结构俯视图1. 2控制系统总体框架小型四旋翼飞行器的飞行控制系统通常由传感器测量装置、主控制器和驱动电机等部分组成。
传感器用来测量四旋翼飞行器的飞行状态信息 , 主控制器根据这些传感器反馈回来的状态信息、预先给定的状态和现场无线输入的控制指令信息进行处理 , 使控制系统根据控制算法处理结果输出 4路 PWM 信号控制电机转速 , 以实现自动调节旋转力矩来稳定飞行姿态。
整个四旋翼飞行器控制系统主要分为机载控制部分和地面控制部分。
机载部分系统结构框图如图 2所示。
图 2飞行控制系统结构框图2系统硬件设计本研究采用 ST 公司生产的 STM32F103RCT6作为系统的主处理器。
STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用而设计的 ARM Cor-tex-M3内核。
它主要负责采集传感器检测到的姿态角速率 (俯仰角速率、横滚角速率和偏航角速率、三轴的线加速度和航向信息并实时解算 ; 根据检测到的飞行信息 , 结合既定的控制方案 , 计算输出控制量 ; 通过无线通信模块与地面进行数据的传输 , 实现接收控制命令改变飞行状态和下传飞行状态数据。
2. 1传感器模块小型四旋翼低空飞行器在某个时刻的状态由 6个物理量来描述 , 包括在三维坐标中的 3个位置量和沿 3个轴的姿态量 (即称为六自由度。
惯性传感器有两种类型 :陀螺仪和加速度计。
陀螺仪起到测量四旋翼飞行器的角速率的作用 , 在惯性导航系统中非常重要。
因此 , 精度和稳定性可作为陀螺仪选型的重要原则。
本研究选用 ADI 公司的角速率陀螺仪 ADXRS150, 负责采集四旋翼飞行器 3个方向的角速率 (俯仰角速率、横滚角速率、偏航角速率。
该陀螺测量精度达到 150ʎ /s, 其工作电压为 5 V 。
加速度传感器起到感应飞行器 3个轴向的线加速度的作用。
本研究的应用环境主要是室外的低速运动场合 , 因此每个轴向的加速度并不大。
根据这个选型原则 , 本研究选用 Kionix 公司体积小、功耗低、高灵敏度的三轴加速度传感器KXM52-1050。
它是一款数字式传感器 , 灵敏度为 660mV /g。
在惯性导航算法中 , 导航参数会随着传感器的测量误差积累而发散 , 因而不能满足长时间自主飞行的需要 , 故选用霍尼韦尔公司的三轴式数字罗盘HMR3300对惯性导航系统进行姿态校准。
它的工作电压是 5V , 采用 UART 协议通信 , 经过转换电路之后可以和 STM32的 SCI 口通信 , 并且自带模数转换 , 以便与微处理器直接通信。
2. 2电机控制模块本研究采用 PWM 控制直流电机的转速。
小型四旋翼低空飞行器的动力系统由电机、减速齿轮和旋翼组成。
电机选择 1225FE33型号的铁心电机。
直流电机是功率器件 , 需要很大的驱动电流 , 控制器的驱动能力有限 , 因此必须选用专门的驱动芯片 [3]。
本研究采用 LG 生产的集成芯片 LG9110来控制和驱动直流电机 , 该芯片两个输出端能直接驱动电机的正反向运动 , 它具有较大的电流驱动能力 , 每通道能通过 750mA 800mA 的持续电流 ; 同时它具有较低的输出饱和压降 , 使它在实现驱动直流电机的功能上更安全可靠。
由于飞行器的电机在转动过程中会产生比较大的冲击电流 , 为了提高飞行控制系统的可靠性 , 本研究需要对 STM32输出的 PWM 信号进行隔离。
飞行器选用锂电池供电 , 光电耦合器进行信号隔离时 , 工作电流大 , 锂电池供电能力无法满足要求。
ADI 公司的 iCou-pler 系列数字隔离器将 CMOS 与芯片级变压器技术相结合 , 大大降低了电路板的体积和功耗。
电机隔离电·8321·第 10期刘乾 , 等 :基于 ARM 的四旋翼无人飞行器控制系统路如图 3所示 , 数字隔离器 ADuMl400实现了 4路 PWM 信号的隔离。
图 3电机隔离电路2. 3无线通信模块无线通信模块是四旋翼无人飞行器和地面控制中心之间通信的桥梁。
本研究要求的无线传输距离为 100m 左右 , 故选用 Nordic VLSI 公司推出的单片射频收发器芯片 nRF905[4]。
nRF905芯片工作在 433MHz 的 ISM 频段 , 工作电压为 3. 3V , 使用 SPI 接口与 STM32通信 , 配置和使用非常方便。
此外 , nRF905芯片功耗非常低 , 以－10dBm 的输出功率发射时电流只有 11mA , 接收信号时电流只有12. 5mA , 在 100m 之内传输稳定可靠。
具体的硬件连接如图 4所示。
图 4STM32与 nRF905硬件连接图3软件设计3. 1总体设计四旋翼飞行器控制系统软件设计的总体目标是启动飞行控制系统的各个功能模块并使之正常工作 , 按照既定规划实现稳定飞行。
由于四旋翼飞行器为六自由度的系统 , 而其控制量只有 4个 , 这就意味着被控量之间存在耦合关系 [5], 所设计的控制算法应能够对这种欠驱动系统足够有效 , 用 4个控制量对 3个角位移量和 3个线位移量进行稳态控制。
本研究在得到四旋翼飞行器的动力学方程之后 , 适当地选取控制量 , 运用控制理论中经典的 PID 控制算法对飞行器系统进行控制。
图 5系统启动流程图飞行控制系统的中央控制模块主要完成系统初始化、系统自检、解算传感器数据、导航信息解算、执行控制算法、计算并输出控制量等功能。