【摘要】：近年來(lái),隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的進(jìn)步,四旋翼無(wú)人機(jī)逐漸被發(fā)展起來(lái)。由于四旋翼無(wú)人機(jī)具有操作和維護(hù)方便、姿態(tài)調(diào)節(jié)靈活可變、能承載一定的重量等優(yōu)勢(shì),在軍事偵察、景色航拍、工業(yè)灌溉以及物流輸送等各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。由于四旋翼無(wú)人機(jī)是一個(gè)四輸入、六輸出、非線性的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),所以對(duì)控制系統(tǒng)及其控制算法的研究成為了熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了基于STM32的四旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng),同時(shí)研究了四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制算法。首先,介紹了四旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,在分析了其結(jié)構(gòu)及控制原理的基礎(chǔ)上,提出了基于STM32的四旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)總體架構(gòu)。其次,介紹了基于STM32的主控制器、基于MPU9250的MEMS傳感器姿態(tài)估算模塊、基于PWM的電機(jī)調(diào)速模塊、基于NRF的無(wú)線通信模塊以及電源管理模塊等,對(duì)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行了選型及電路連接的設(shè)計(jì)。然后,分析了主控制器、傳感器、無(wú)線通信模塊等的軟件流程,并通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)PID控制算法和模糊PID控制算法,建立了模糊PID控制器模型,并通過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證了模糊PID控制算法優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制算法,同時(shí)介紹了基于四元數(shù)的姿態(tài)估算算法的流程并進(jìn)行了仿真。最后,通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的四旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的飛行測(cè)試,證明了系統(tǒng)的可靠性。本文提出的這種設(shè)計(jì)方案,具有成本低、操作和維護(hù)方便、姿態(tài)調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)勢(shì),所以具有一定的推廣價(jià)值,同時(shí)也可以為科研人員研究四旋翼無(wú)人機(jī)技術(shù)提供一種參考的方案。
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;V249.1

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本文編號(hào)：2601473