一種便攜式飛行器的研究.pdf

1、為了使生活更加方便和美好，本文基于嵌入式實時操作系統μcos-Ⅲ在以ARM Cortex M3為核心的微控制器STM32上展開了對便攜式飛行器的初探。
　　本文研究的便攜式飛行器采用四旋翼結構。首先，對它的飛行原理和飛行中的姿態變化進行了詳細地分析。然后，對它在飛行過程中的受力情況進行了探討，并建立了動力學模型。接著，根據常用的四旋翼飛行器的結構設計了便攜式飛行器的機械結構，根據慣性導航原理設計了控制系統的電路。該電路主要包括以A

2、RM Cortex M3為核心的STM32控制器模塊，以加速度角速度感知模塊MPU-6050、磁航向感知模塊HMC5883L、大氣壓感知模塊MS5611構成的感知模塊，以及電源模塊、通信模塊等。結合四元數法和串級PID控制設計了便攜式飛行器姿態解算和控制算法，并利用該算法進行了控制系統的軟件開發。其解算和控制過程為：利用MPU-6050感知當前狀態下的加速度和角速度，利用HMC5883L感知到的當前地球磁場，經過濾波處理后，將加速度數據

3、歸一化處理，同時獲取四元數的重力分量，將兩者的偏差做PI調節補償角速度數據，利用四元數微分方程以角速度的數據去更新四元數，通過四元數與歐拉角的關系解算出姿態角，再利用地球磁場數據去修正姿態角，用期望的姿態角與當前的姿態角的偏差進行串級PID控制，將該輸出轉換成PWM形式控制四個電機的轉速來控制便攜式飛行器達到期望的姿態。最后，在上位機PC上開發出了系統仿真與系統參數調試整定模塊，在Simulink上構建了便攜式飛行器控制系統的仿真模型，