【正文】 （ 2021 屆） 本科畢業(yè)設計（論文）資料 題 目 名 稱： 四旋翼飛行器 PID 控制器的設計 湖南工業(yè)大學教務處 2021 屆 本科畢業(yè)設計（論文）資料 第一部分 畢業(yè)論文 （ 2021 屆） 本科畢業(yè)設計（論文） 2021 年 5 月 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 近年來 ， 隨著新材料的涌現(xiàn)及新傳感技術的發(fā)展 ， 四旋翼飛行器迅速發(fā)展起來。 四旋翼飛行器是一種具有四個對稱旋翼的直升機，結構簡單，機動性強，飛行靈活，可垂直起降 ，懸停甚至完成一些高難度飛行動作。它所具備的優(yōu)越性能，使其應用前景十分廣闊。 本設計主要介紹一種四旋翼飛行器的實現(xiàn)方案，以意法半導體公司生產(chǎn)的基于 AMR CortexM3 內(nèi)核的 STM32F103C8T6 微型控制器作為計算控制單元，以Invensense 公司生產(chǎn)的 MPU6050 作為慣性測量單元，整合飛行器姿態(tài) ，以NRF24L01 無線通信模塊作為通信渠道，實現(xiàn)了上位機與下位機各項數(shù)據(jù)的實時傳輸，使用 WFLY07 遙控器實現(xiàn)了對四旋翼飛行器的無線遙控。 本文詳細介紹了四旋翼飛行器的飛行原理、硬件構造和軟件設計 ， 設計 了一種 PID 控制器，實現(xiàn)了四軸飛行器的各項動作控制。 關鍵詞： 四旋翼飛行器， STM32F103， MPU6050，姿態(tài)解算， PID 控制器 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） II ABSTRACT In recent years, with the new material and new MEMS technology, the quadrotor obtains a rapid development .And that made it bee a popular flight model among many model aircraft enthusiasts. Quadrotor is a kind of symmetry with the advantages of simple structure, strong flexibility, It can take off and land vertically, In addition, it can also hover in the air and even do some difficult maneuver. Its superior performance has the very broad application prospects. This design will introduce a scheme to make a quadrotor. The design used STM32F103C8T6 which worked with the newfashioned ARM CortexM3 micro processer as the control unit. In addition, a chip named MPU6050 was used to measure the attitude data of the quadrotor, and the wireless munication module named NRF24L01 to make the PC and the quadrotor municate well. Besides, a WFLY07 remote was used to control the quadrotor. We stated the flight theory, and the structure of the hardware and software in detail importantly, a PID controller was designed to control the attitude and made it really worked. Keywords： Quadrotor， STM32F103， MPU6050， Attitude calculation， PID controller 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................... I ABSTRACT .....................................................................................................................II 第一章 四旋翼飛行器概述 .................................................................................. 1 引言 ................................................................................................................... 1 四旋翼飛行器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................... 1 國外研究現(xiàn)狀 ........................................................................................ 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ........................................................................................ 2 設計意義及應用前景 ....................................................................................... 3 第二章 四旋翼飛行器飛行原理 ......................................................................... 4 第三章 四旋翼飛行器常用部件及安裝 ........................................................... 6 四旋翼飛行器部件介紹 ................................................................................... 6 風火輪 450 機架 .................................................................................... 6 新西達 2212 930kv 無刷電機 ............................................................... 6 新西達 30A 電子調(diào)速器 ....................................................................... 7 1045 正反漿 ............................................................................................ 8 2200mAh 30C 充電鋰電池 ........................................................ 9 飛行主控 stm32f103c8t6....................................................................... 9 慣性器件 MPU6050 ............................................................................ 10 天地飛 7 遙控器 .................................................................................. 11 天地飛 7 無線接收機 .......................................................................... 12 5V 穩(wěn)壓電路 ....................................................................................... 13 四旋翼飛行器的安裝 .................................................................................... 14 飛行器硬件連 接圖 .............................................................................. 14 x 模式和 +模式的區(qū)別 ......................................................................... 14 安裝事項 .............................................................................................. 15 第四章 四旋翼上位機及下位機 ....................................................................... 16 匿名上位機軟件平臺 ..................................................................................... 16 匿名上位機功能 .................................................................................. 16 匿名上位機通信協(xié)議 .......................................................................... 16 下位機程序模塊 ............................................................................................. 17 DMP 使用方法 ..................................................................................... 17 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） IV NRF24L01 無線通信 ........................................................................... 18 無線接收機解碼程序 .......................................................................... 18 電調(diào)驅動程序 ...................................................................................... 19 姿態(tài)解算程序 ...................................................................................... 19 PID 控制器程序 ................................................................................... 20 第五章 四旋翼飛行器姿態(tài)解算 ....................................................................... 21 捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)介紹 ............................................................................ 21 姿態(tài)解算 ........................................................................................................ 22 第六章 四旋翼飛行器 PID 控制器設計 .................