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    188宝金博页面版: 基于STM32的X型四旋翼无人机设计

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    内容提示： 第 ２４ 卷第 ２ 期２０１７ 年 ４ 月工 程 设 计 学 报Ｃｈｉｎｅｓｅ。剩铮酰颍睿幔臁。铮妗。牛睿纾椋睿澹澹颍椋睿纭 ＤｅｓｉｇｎＶｏｌ．２４Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１７收稿日期： ２０１６ － ０９ － ２０本刊网址·在线期刊： ｈｔｔｐ ：／／ ｗｗｗ．ｚｊｕｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｏｍ ／ｇｃｓｊｘｂ基金项目：国家自然科学基金资助项目（ ７１３６１０１４ ）作者简介：潘春荣（ １９７３ —），男，广东龙川人，教授，博士，从事机电一体化系统、离散制造过程的优化和控制、工业系统仿真等研究， Ｅ － ｍａｉｌ ： ｃｈｕｎｒｏｎｇｐａｎ＠１６３．ｃｏｍ ，ｈｔｔｐ ：／／ ｏｒｃｉｄ．ｏｒｇ／／ ００００ － ０００１ － ５６０１ － ９６３０ＤＯＩ ： １０．３７８５ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６ － ７５４Ｘ．２０１７．０２．０１１基于ＳＴＭ３２的Ｘ型四旋翼无人机设计潘春荣，许 　 化（江西理工大学 机电工程学院，江西 赣州 ３４１０００ ）摘 　 要：针对四旋翼无人机飞行姿态测量易受干扰、姿态解算和姿态控制输出误差大等问题，以飞行姿态稳定控制为目标，设计了一种基于 ＳＴＭ３２ 系列微控制器的 Ｘ 型四旋翼无人机。采用以双处理器、双陀螺仪和双加速度计为主的硬件架...

    文档格式：PDF | 页数：8 | 浏览次数：380 | 上传日期：2017-05-13 22:12:39 | 文档星级：
    第 ２４ 卷第 ２ 期２０１７ 年 ４ 月工 程 设 计 学 报Ｃｈｉｎｅｓｅ。剩铮酰颍睿幔臁。铮妗。牛睿纾椋睿澹澹颍椋睿纭 ＤｅｓｉｇｎＶｏｌ．２４Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１７收稿日期： ２０１６ － ０９ － ２０本刊网址·在线期刊： ｈｔｔｐ ：／／ ｗｗｗ．ｚｊｕｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｏｍ ／ｇｃｓｊｘｂ基金项目：国家自然科学基金资助项目（ ７１３６１０１４ ）作者简介：潘春荣（ １９７３ —），男，广东龙川人，教授，博士，从事机电一体化系统、离散制造过程的优化和控制、工业系统仿真等研究， Ｅ － ｍａｉｌ ： ｃｈｕｎｒｏｎｇｐａｎ＠１６３．ｃｏｍ ，ｈｔｔｐ ：／／ ｏｒｃｉｄ．ｏｒｇ／／ ００００ － ０００１ － ５６０１ － ９６３０ＤＯＩ ： １０．３７８５ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６ － ７５４Ｘ．２０１７．０２．０１１基于ＳＴＭ３２的Ｘ型四旋翼无人机设计潘春荣，许 　 化（江西理工大学 机电工程学院，江西 赣州 ３４１０００ ）摘 　 要：针对四旋翼无人机飞行姿态测量易受干扰、姿态解算和姿态控制输出误差大等问题，以飞行姿态稳定控制为目标，设计了一种基于 ＳＴＭ３２ 系列微控制器的 Ｘ 型四旋翼无人机。采用以双处理器、双陀螺仪和双加速度计为主的硬件架构，实时采集无人机飞行姿态信息，并结合基于四元数的互补滤波算法和串级 ＰＩＤ 控制算法对姿态信息分别进行解算和控制输出。实验结果显示：小角度扰动下，双陀螺仪和双加速度计姿态测量精度高，合理设置双环 ＰＩＤ 参数后，姿态角输出误差小。结果表明：双传感器硬件架构在姿态测量中的抗干扰性更强，设计的 Ｘ 型四旋翼无人机飞行性能较好，达到飞行姿态稳定控制的目的。研究结果对后续飞行控制系统的深入研究具有一定的指导作用。关键词： Ｘ 型四旋翼； ＳＴＭ３２ ；四元数；互补滤波；串级 ＰＩＤ中图分类号： ＴＰ。玻贰　　　 文献标志码：Ａ　　　　 文章编号： １００６ － ７５４Ｘ （ ２０１７ ）０２ － ０１９６ － ０７Ｄｅｓｉｇｎ。铮妗。 － ｔｙｐｅ。酰睿恚幔睿睿澹洹。瘢酰幔洌颍铮簦铮颉。猓幔螅澹洹。铮睢。樱裕停常玻校粒巍。茫瑁酰 － ｒｏｎｇ ， ＸＵ。龋酰幔 Ｓｃｈｏｏｌ。铮妗。停澹悖瑁幔睿椋悖幔臁。幔睿洹。牛欤澹悖簦颍椋悖幔臁。牛睿纾椋睿澹澹颍椋睿 ， Ｊｉａｎｇｘｉ。眨睿椋觯澹颍螅椋簦 ｏｆ。樱悖椋澹睿悖濉。幔睿洹。裕澹悖瑁睿铮欤铮纾 ， Ｇａｎｚｈｏｕ。常矗保埃埃 ， Ｃｈｉｎａ ）Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ｆｏｒ。簦瑁濉。妫欤椋纾瑁簟。幔簦簦椋簦酰洌濉。悖铮睿簦颍铮臁。铮妗。酰睿恚幔睿睿澹洹。瘢酰幔洌颍铮簦铮 ， ｔｈｅｒｅ。螅簦椋欤臁。澹椋螅簟。螅铮恚濉。椋螅螅酰澹蟆。铮睿幔悖悖酰颍幔簦濉。恚澹幔螅酰颍澹恚澹睿 ， ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ。幔睿洹。铮酰簦穑酰簦裕铩。幔悖瘢酰椋颍濉。帷。螅簦幔猓欤濉。妫欤椋纾瑁簟。幔簦簦椋簦酰洌濉。悖铮睿簦颍铮 ， ａｎ。 －ｔｙｐｅ。酰睿恚幔睿睿澹洹。瘢酰幔洌颍铮簦铮颉。鳎幔蟆。洌澹螅椋纾睿澹洹。猓幔螅澹洹。铮睢。樱裕停常玻恚椋悖颍铮穑颍铮悖澹螅螅铮颍模酰幔臁。穑颍铮悖澹螅螅铮颍 ， ｄｕａｌｇｙｒｏｓｃｏｐｅｓ。幔睿洹。洌酰幔臁。幔悖悖澹欤澹颍铮恚澹簦澹颍蟆。鳎澹颍濉。椋睿簦澹纾颍幔簦澹洹。椋睿簦铩。簦瑁濉。瑁幔颍洌鳎幔颍濉。幔颍悖瑁椋簦澹悖簦酰颍澹遥澹幔臁。簦椋恚澹妫欤椋纾瑁簟。幔簦簦椋簦酰洌濉。椋睿妫铮颍恚幔簦椋铮睢。鳎幔蟆。悖铮欤欤澹悖簦澹洌眩酰幔簦澹颍睿椋铮睢。悖铮恚穑欤澹恚澹睿簦幔颍 ｆｉｌｔｅｒ。幔欤纾铮颍椋簦瑁怼。幔睿洹。悖幔螅悖幔洌澹校桑摹。悖铮睿簦颍铮臁。幔欤纾铮颍椋簦瑁怼。鳎澹颍濉。幔洌铮穑簦澹洹。椋睢。幔簦簦椋簦酰洌濉。悖幔欤悖酰欤幔簦椋铮睢。幔睿洹。铮酰簦穑酰簦裕瑁濉。澹穑澹颍椋恚澹睿簟。颍澹螅酰欤簦螅螅瑁铮鳎澹洹。簦瑁幔簟。簦瑁濉。螅簦颍酰悖簦酰颍濉。铮妗。洌酰幔臁。纾颍铮螅悖铮穑澹蟆。幔睿洹。洌酰幔臁。幔悖悖澹欤澹颍铮恚澹簦澹颍蟆。瑁幔洹。瑁椋纾瑁澹颉。恚澹幔螅酰颍澹恚澹睿簟。幔 －ｃｕｒａｃｙ　 ｕｎｄｅｒ。欤椋簦簦欤濉。幔睿纾欤濉。洌椋螅簦酰颍猓幔睿悖， ａｎｄ。簦瑁濉。幔簦簦椋簦酰洌濉。幔睿纾欤濉。纾铮簟。帷。螅恚幔欤欤澹颉。铮酰簦穑酰簟。澹颍颍铮颉。鳎椋簦琛。幔穑穑颍铮穑颍椋幔簦濉。穑幔颍幔恚澹簦澹颉。螅澹簦簦椋睿纾蟆。铮妗。悖幔螅悖幔洌濉。校桑模裕瑁濉。颍澹螅酰欤簦蟆。洌澹恚铮睿螅簦颍幔簦濉。簦瑁幔簟。洌酰幔臁。螅澹睿螅铮颍蟆。悖幔睢。穑澹 －ｆｏｒｍ。螅簦颍铮睿纾澹颉。睿铮椋螅濉。椋恚恚酰睿椋簦 ｉｎ。幔簦簦椋簦酰洌濉。恚澹幔螅酰颍澹恚澹睿， ａｎｄ。簦瑁濉。洌澹螅椋纾睿澹洹。 － ｔｙｐｅ。酰睿恚幔睿睿澹洌瘢酰幔洌颍铮簦铮颉。瑁幔蟆。纾铮铮洹。妫欤椋睿纭。穑澹颍妫铮颍恚幔睿悖濉。幔睿洹。悖幔睢。幔悖瑁椋澹觯濉。簦瑁濉。穑酰颍穑铮螅濉。铮妗。妫欤椋纾瑁簟。幔簦簦椋簦酰洌濉。螅簦幔猓椋欤椋簦 ｃｏｎ －ｔｒｏｌ ， ｗｈｉｃｈ。穑颍铮觯椋洌澹蟆。纾酰椋洌幔睿悖濉。妫铮颉。妫酰颍簦瑁澹颉。螅簦酰洌 ｏｎ。妫欤椋纾瑁簟。悖铮睿簦颍铮臁。螅螅簦澹恚耍澹。鳎铮颍洌 ： Ｘ － ｔｙｐｅ。瘢酰幔洌颍铮簦铮 ； ＳＴＭ３２ ； ｑｕａｔｅｒｎｉｏｎ ； ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　 ｆｉｌｔｅｒ ； ｃａｓｃａｄｅ。校桑摹　 无人飞行器（ ｕｎｍａｎｎｅｄ。幔澹颍椋幔臁。觯澹瑁椋悖欤 ， ＵＡＶ ），简称无人机，是指无人员在机体内部进行直接操作，仅依靠空气动力来抵消机身重量，并利用飞行控制系统自主飞行或遥控飞行来实现空中目标任务的飞行器。近年来，随着微机电系统、小型传感器技术、计算机技术和通信技术等的迅猛发展，无人机的研究成为当下一大热点。无人机可分为固定翼、旋翼和扑翼等类型，而其中四旋翼无人机以其结构简单，操作方便，可以垂直起降、空中悬：涂焖俸阶吮浠坏扔诺，被广泛应用于军事和民用领域 ［１ － ２ ］ 。飞行姿

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