基于STM32的四旋翼无人机控制系统设计

发布时间：2020-03-26 12:59

【摘要】：近年来,随着微电子技术和现代控制理论的进步,四旋翼无人机逐渐被发展起来。由于四旋翼无人机具有操作和维护方便、姿态调节灵活可变、能承载一定的重量等优势,在军事侦察、景色航拍、工业灌溉以及物流输送等各行各业得到了广泛的应用。由于四旋翼无人机是一个四输入、六输出、非线性的欠驱动系统,所以对控制系统及其控制算法的研究成为了热点和难点。本文设计了基于STM32的四旋翼无人机控制系统,同时研究了四旋翼无人机姿态控制算法。首先,介绍了四旋翼无人机控制系统的发展现状,在分析了其结构及控制原理的基础上,提出了基于STM32的四旋翼无人机控制系统总体架构。其次,介绍了基于STM32的主控制器、基于MPU9250的MEMS传感器姿态估算模块、基于PWM的电机调速模块、基于NRF的无线通信模块以及电源管理模块等,对控制系统的硬件进行了选型及电路连接的设计。然后,分析了主控制器、传感器、无线通信模块等的软件流程,并通过对比传统PID控制算法和模糊PID控制算法,建立了模糊PID控制器模型,并通过MATLAB仿真验证了模糊PID控制算法优于传统PID控制算法,同时介绍了基于四元数的姿态估算算法的流程并进行了仿真。最后,通过对设计的四旋翼无人机控制系统的飞行测试,证明了系统的可靠性。本文提出的这种设计方案,具有成本低、操作和维护方便、姿态调节灵活等优势,所以具有一定的推广价值,同时也可以为科研人员研究四旋翼无人机技术提供一种参考的方案。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V279;V249.1

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本文编号：2601473