四軸飛行器電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)

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1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔密級(jí)：NANCHANGUNIVERSITY學(xué)士學(xué)位論文THESISOFBACHELOR（2011—2015年）題目四軸飛行器電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)學(xué)院：信息工程學(xué)院系自動(dòng)化系專業(yè)班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器111班學(xué)生姓名：呂晴學(xué)號(hào)：5801211011指導(dǎo)教師：張宇職稱：講師起訖日期：2015-3-5~2015-6-2文案大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔南昌大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人

2、和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名：日期：導(dǎo)師簽名：日期：文案大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔四軸飛行器電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)專業(yè):測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)

3、號(hào):58012110011學(xué)生姓名：呂晴指導(dǎo)老師：張宇摘要本課題是針對(duì)四軸飛行器在已經(jīng)獲得傳感器測(cè)得的精確數(shù)據(jù)的情況下，設(shè)計(jì)合理的電路和算法，實(shí)現(xiàn)四軸飛行器穩(wěn)定飛行和各種姿態(tài)變換。本課題的主要內(nèi)容是對(duì)四軸飛行器的電機(jī)控制模塊進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。四軸飛行器是智能機(jī)器人的一種，它是由四個(gè)旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，通過(guò)協(xié)調(diào)各旋翼的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行器的姿態(tài)控制。與傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)相比，四軸飛行器具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)靈活性和載荷能力，特別適合在理想穩(wěn)態(tài)或者準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的飛行條件下進(jìn)行全方位垂直起降，在軍事和民用領(lǐng)域均擁有廣闊的發(fā)展前景[2]。本論文對(duì)四軸飛行器的電機(jī)控制模塊進(jìn)行了調(diào)研，并設(shè)計(jì)出了

4、相關(guān)的硬件電路板以及軟件控制算法。具體內(nèi)容如下：首先建立四軸飛行器的動(dòng)力學(xué)模型，四軸飛行器的動(dòng)力學(xué)建模分為力學(xué)建模和運(yùn)動(dòng)學(xué)建模兩個(gè)部分，總體思想是將四軸飛行器看作一個(gè)剛體，選定當(dāng)前的姿態(tài)角和目標(biāo)姿態(tài)為輸入量，在理想的條件下，推導(dǎo)出控制四軸飛行器所需的四個(gè)電機(jī)的控制量作為輸出量的方程，即建立四軸飛行器受力與姿態(tài)之間的關(guān)系。其次對(duì)四軸飛行器電機(jī)控制模塊進(jìn)行合理的硬件設(shè)計(jì)，硬件部分分為了電源模塊、主控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、檢測(cè)模塊、無(wú)線通訊模塊五個(gè)模塊。其中選擇了STM32系列單片機(jī)作為主控模塊的微處理器，選擇了三相無(wú)刷直流電機(jī)作為動(dòng)力源，無(wú)刷電調(diào)對(duì)其進(jìn)行調(diào)速。再

5、次設(shè)計(jì)合理的控制算法，本課題采用了經(jīng)典PID算法，臨界比例度法對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行了初步整定，再在試驗(yàn)中對(duì)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)。最后針對(duì)四軸飛行器電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)了合理的軟件流程。關(guān)鍵詞：四軸飛行器；動(dòng)力學(xué)模型；電機(jī)；PID控制算法文案大全實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔ThedesignofmotorcontrolmoduleforquadrotorAbstractThissubjectisintheconditionofthequadrotorhavinggotaccuratedatefromsensors,todesignrationalcircuitandarithmetic.T

6、orealizethequadrotorflyingstabilizeandchangingallsortofattitude.Themaincontentofthistopicishardwareandsoftwaredesignforquadrotorcontrolsystem.Quad-rotorisonekindofmicroairvehicleandatypicalintegrationofmachineryproduct.Itproducedliftbyfourrotor,throughcoordinatethespeedofeachrotor

7、tocontroltheattitudeofquadrotor.Comparedwiththetraditionunmannedaerialvehicles,quadrotorhasstrongmaneuverabilityandloadcapability.Itsuitforall-roundverticaltake-offandlandingundertheconditionofquasi-steadystate.Ithaswidelydevelopmentprospectinthefileofmilitaryandcivilian.Inthispap

8、er,themotortotheQuad-rotorcontrol