【正文】 目 錄 摘 要 .................................................................... I ABSTRACT ................................................................ II 第 1章 緒論 .............................................................. 1 前言 ............................................................. 1 本課題研究意義 ................................................... 1 國內外研究成果 ................................................... 2 本課題主要研究內容 ............................................... 2 研究主要內容 ................................................ 2 研究方案 .................................................... 3 系統(tǒng)設計框圖 ..................................................... 3 第 2章 四軸飛行器硬件組成 ................................................ 5 DIY 四軸飛行器介紹 ................................................ 5 四軸飛行器 .................................................. 5 DIY 操作 .................................................... 5 部分器件的作用介紹 ............................................... 6 無刷直流電機 ................................................ 6 電子調速器 .................................................. 6 第 3章 姿態(tài)傳感器介紹 .................................................... 7 三軸加速度計 ..................................................... 7 傳感器原理 .................................................. 7 ADXL345 ..................................................... 8 三軸陀螺儀 ....................................................... 9 概述 ........................................................ 9 傳感器原理 ................................................. 10 ITG3200 ................................................... 11 三軸磁場傳感器 .................................................. 11 傳感器原理 ................................................. 11 本章小結 ........................................................ 11 第 4章 飛行器模型分析 ................................................... 13 概述 ............................................................ 13 飛行器飛行原理 ............................................. 13 四軸飛行器模型建立辦法 ..................................... 14 力或力矩與螺旋槳的關系 .......................................... 14 升力和扭矩關系 ............................................. 15 阻力和側向力矩的關系 ....................................... 15 LQDT CCCC 、 的建立 ...................................... 16 第 5章 算法設計 ......................................................... 19 懸停控制算法設計 ................................................ 19 懸停算法分析 ............................................... 19 PID 算法選擇分析 ........................................... 21 2 PID 三個參數的大小對于響應波形的影響 ....................... 21 模糊控制規(guī)則的建立 ......................................... 21 模糊控制表的建立 ........................................... 22 小結 ....................................................... 22 運動算法設計 .................................................... 22 運動時和懸停時的差別 ....................................... 23 Z 軸旋轉解決辦法設計 ....................................... 23 固 定傾斜解決辦法 ........................................... 24 控制算法小結 ............................................... 24 九軸數據的融合算法 .............................................. 24 關于數據融合必要性的分析 ................................... 25 加速度計與陀螺儀的數據融合 ................................. 25 第 6章 程序設計 ......................................................... 27 程序設計思想 .................................................... 27 程序方案 ................................................... 27 串口接收數據并重裝 .............................................. 27 概述 ....................................................... 27 程序設計 ................................................... 28 PID 算法程序 ..................................................... 28 電調 PWM 信號 .................................................... 29 總結 .................................................................... 30 論 文小結 ................................................................ 31 致 謝 .................................................................. 32 參考文獻 ................................................................ 33 附錄一： ................................................................ 34 附錄二： ................................................................ 41 2020 屆電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 今年來航模界的目光已經從固定軸飛行器轉移到了多旋翼飛行器的設計上。多旋翼飛行器和噴氣式飛機幾乎在同一時間誕生，但在過去的百年中極少有目光投向它的原因就是因為它的控制、操作非常復雜，因為其方向的偏轉等 操作都依靠不同電機不同轉速配合形成，高度的非線性和其系統(tǒng)極差的魯棒性注定了在它誕生之初就無人問津。 直到高精度的三軸加速度計和陀螺儀的出現，以及繼而為之引入的卡爾曼濾波原理讓多旋翼的姿態(tài)實時監(jiān)測成為可能，有了姿態(tài)精確監(jiān)測又配合采用各種控制算法以及高效能的微處理器，多旋翼的控制才成為了可能。又由于它本身兼有可以靈活應對各種復雜飛行環(huán)境的特點（其它飛行器只能望其項背），迅速成為飛行器的焦點。 本文主要介紹利用 MSP430G2553 單片機的 LaunchPad 和由 AVR 為主控芯片的 9 軸姿態(tài)結算傳感器搭建的四旋翼的 飛控設計。從其模型建立、傳感器數據處理、算法設計和軟件實現四個方面的研究制作可定目標的四軸飛行器。 關鍵詞 ： MSP430，卡爾曼濾波，姿態(tài)結算，控制算法 可定方向的四軸飛行器設計 II ABSTRACT This year the attention has shifted from the model aircraft industry to a fixed shaft multirotor aircraft design. Multirotor aircraft and jets born almost at the same time, But in the past few hundred years has its sights reason is because of its control, Operation is very plex, Because of its direction of deflection and other operations depend on the formation of different motors with different speed, Highly nonlinear systems and its poor robustness doomed at the beginning it was born nobody cares. Until precision triaxial accelerometers and gyroscopes appeared, And Kalman filtering principle whom subsequently introduced allows realtime monitoring of multirotor attitude possible, With attitude to accurately monitor and coordinate the use of various control algorithms and highperformance microprocessors, Multirotor control became possible. Also, because it is itself the characteristics of both can respond flexibly to a variety of plex flight