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《四軸飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、計算機測量與控制.2011.19(3)控制技術ComputerMeasurement&Control583文章編號:16714598(2011)03058303中圖分類號:TP249文獻標識碼:A四軸飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)設計劉峰,呂強,王國勝,王東來(裝甲兵工程學院控制工程系,北京100072)摘要:四軸飛行器具有不穩(wěn)定、非線性、強耦合等特性,姿態(tài)控制是四軸飛行器飛行控制系統(tǒng)的核心;通過分析四軸飛行器的飛行原理,根據其數學模型和系統(tǒng)的功能要求,設計了四軸飛行器的姿態(tài)控制
2、系統(tǒng);該系統(tǒng)采用stm32系列32位處理器作為主控制器,使用ADIS16355慣性測量單元等傳感器用于姿態(tài)信息檢測;系統(tǒng)基于模塊化設計的思想,各傳感器都使用數字接口進行數據交換,結構簡單;使用PID控制算法進行姿態(tài)角的閉環(huán)控制,實驗結果表明,飛行器能較好的穩(wěn)定在實驗平臺上,系統(tǒng)滿足四軸飛行器室內飛行姿態(tài)控制的要求。關鍵詞:四軸飛行器;姿態(tài)控制;STM32DesignofAttitudeControlSystemforQuadrotorLiuFeng,LvQiang,WangGuosheng,WangD
3、onglai(DepartmentofControlEngineering,AcademyofArmoredForceEngineering,Beijing100072,China)Abstract:Quadrotorisacomplexsystemwithinstability,nonlinearandhighcoupling.Theattitudecontrolsystemisthekeyofquadrotor.Theflighttheoryofquadrotorisanalyzedfirst
4、ly.Basedonthemathematicalmodelandflightcontrolrequirement,theattitudecontrolsystemofquadrotorisproposed.A32bitsmicroprocessorofSTM32seriesisusedasthemainprocessor.TheADIS16355initialmeasurementunitandothersensorsareusedforattitudeinformationdetection.B
5、asedonthemodularizeddesignmethod,allthesensorspossessofdigitalinterfaces,whicharesimpleandeasytocommunicatewiththemainprocessor.ThePIDcontrolmethodwasusedforattitudecontrolling.Thetestresultsshowthatthequadrotorisflyingstableonthetestbedandthesystemisc
6、apableofindoorattitudecontrolling.Keywords:quadrotor;attitudecontrol;STM320引言稱十字架結構的4個頂點,分為前后和左右兩組。兩組旋翼的旋轉方向相反,可以抵消反扭力矩。其螺旋槳具有固定漿距,四軸飛行器是一種具有4個對稱旋翼的直升機,具有垂直飛行過程中只需改變四個旋翼的轉速即可實現各種復雜運動。起降、結構簡單、操縱方便及機動靈活等優(yōu)點。傳感器技術和控制理論的不斷發(fā)展,尤其是微電子和微機械技術的逐步成熟,使四軸飛行器的自主飛行控制得
7、以實現,并成為國際上的研究熱點。很多學者和研究機構通過對四軸飛行器進行動力學和運動學分析,建立了系統(tǒng)的數學模型,提出了各種控制算[14]法,并設計了飛行控制系統(tǒng)進行驗證。文獻[2]采用Atmega128作為主控芯片,使用了氣壓傳感器,紅外傳感器,三軸加速度計,兩軸陀螺,三軸磁力計等傳感器。文獻[3]采圖1X500-D四旋翼飛行器用Geode1200處理器用于軌跡跟蹤、壁障等高級控制,使用DSP30F6014A用于姿態(tài)、高度以及位置控制,使用的傳感器四軸飛行器的飛行原理如圖2所示,當4個旋翼的轉速
8、有3DM-GX1慣性測量模塊,SRF10超聲波傳感器,CCD傳相等且所產生的升力之和等于直升機自身重力時,直升機處于感器等。懸停狀態(tài);在懸停的基礎上,直升機的任意一組旋翼轉速等量意法半導體公司的STM32系列單片機是標準的32位微處增大或減小而另一組旋翼轉速不變時,直升機將產生偏航運理器,具有高性能、高性價比、外設豐富和低功耗等優(yōu)點。本動;同時等量增大或減小4個旋翼轉速時,直升機將向上或向文基于STM32F103VB微處理器,采用ADIS166355慣性
