基于STM32的四旋翼飞行器高度控制系统设计.doc

摘  要：随着四旋翼飞行器的研究范围越来越广，发展前景也越来越好，应用范围也越来越广，如军事、民用、医疗等各个方面。该设计的主要要求是为了实现四旋翼飞行器的自主定高和定点悬停。由于四旋翼飞行器不能由外部系统实现自主定高的问题，用多传感器环境来实现四旋翼飞行器的自主悬停。该设计以STM32单片机系统作为主控MCU，以MPU6050作为姿态传感器，它是集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪的六轴集成姿态传感器，可以实时对飞行器进行姿态检测。气压传感器用来测量飞行器的高度数据，MCU将姿态数据数据进行数据融合、解算姿态。建立串级PID控制，并采用PWM技术控制电机的转速从而实现自主控制飞行器的姿态和高度，使四旋翼飞行器能实现在空间任意位置实现悬停。

关键字：自主悬停；气压计；STM32；PID控制；姿态控制。

目录

摘要

Abstract

1.引  言-1

1.1课题的开发背景和意义-1

1.2四旋翼飞行器的研究现状-1

1.3课题任务-3

2.系统分析与总体方案设计-4

2.1四旋翼飞行器的基本原理-4

2.1.1 工作原理-4

2.1.2 姿态解算原理-7

2.2四旋翼飞行器的整体设计-8

3.系统硬件电路设计-11

3.1控制系统模块-11

3.2姿态解算模块电路-12

3.3  电机驱动模块电路-15

3.4 高度测量模块-17

3.5电源模块-19

4.软件设计-21

4.1系统主程序设计-21

4.2姿态解算模块软件流程-23

4.3 高度控制模块软件设计及算法-24

4.4 高度控制模块PID控制-25

5.系统调试-27

5.1硬件调试-27

5.2 软件调试-28

5.3调试结果-28

6.展望-31

参 考 文 献-32

致谢-34

附录-35