四旋翼飞行器自主巡航设计.doc

摘要:本文设计的是以STM32F407VGT6单片机为主要控制器和F330机架、3S40A电子调速器及9150陀螺仪等等硬件所构成的四旋翼自主巡航设计。软件部分我通过GPS定位模块以及气压计定高模块，通过I2C协议，与单片机之间进行数据传输。这样实时比对GPS模块获取的当前位置和设定值，通过MPU9150中的罗盘获取的航向，调整4路PWM波从而调整电调，继而改变机翼的转速，改变偏航的角度，进行预期的航线飞行，其中包括了PID算法。该四旋翼巡航设计具有简易，平稳，快速等特点。

关键词：STM32F407VGT6单片机；I2C协议；GPS定位和气压计定高；PID算法

目录

摘要

Abstract

1.绪 论-1

1.1四旋翼飞行器的发展史-1

1.2四旋翼飞行器的研制现状-1

1.3四旋翼飞行器的技术难点-1

1.4 GPS的发展-2

2.系统方案设计与控制方法的论证-2

2.1系统方案设计-2

2.2飞行姿态控制方法的选择-2

3.理论分析-4

3.1四旋翼飞行器的简易动力学公式-4

3.2 PID控制算法的介绍-4

3.2.1 PID算法解析-5

4.四旋翼自主飞行器的架构介绍和软件设计原理-6

4.1飞行器的架构介绍-6

4.2飞行器的软件设计原理-6

4.2.1基本原理-6

4.2.2 巡航软件设计原理-6

4.3软件应用-7

5.飞行器主要硬件的选择和依据-8

5.1硬件系统组成-8

5.1.1硬件电路框图（如：图5-1-1）-9

5.2机架的选择-9

5.3电池的选择-9

5.4飞行器电机桨的选择-10

5.5电调的选择依据-10

5.6主控芯片的选择-10

5.6.1 I2C 协议-11

5.7 GPS硬件模块-11

5.7.1 GPS定位基本原理-12

5.7.2 GPS模块功能实现-12

5.7.3 GPS数据存储形式-12

5.7.4 GPS接收机结构图-13

5.8 气压计芯片-13

6.系统调试-14

6.1调试的波形图-14

6.2调试的结果-14

7.结 论-15

参考文献-16

附  录-18