【正文】 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 1 遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)院 ： 遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專業(yè) ： 生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù) 學(xué)號(hào) ： 070114101164 學(xué)生姓名 ： 李旭江 指導(dǎo)教師 ： 李飛 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 2 目 錄 摘 要 .................................................................... 1 ABSTRACT ................................................................. 2 第 1章 緒論 .............................................................. 1 前言 ............................................................. 1 本課題研究意義 ................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究成果 ................................................... 2 本課題主要研究?jī)?nèi)容 ............................................... 2 研究主要內(nèi)容 ................................................ 2 研究方案 .................................................... 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī) ................................................ 6 電子調(diào)速器 .................................................. 6 第 3章 姿態(tài)傳感器介紹 .................................................... 7 三軸加速度計(jì) ..................................................... 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(chǎng)傳感器 .................................................. 11 傳感器原理 ................................................. 11 本章小結(jié) ........................................................ 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(guān)系 .......................................... 14 升力和扭矩關(guān)系 ............................................. 15 阻力和側(cè)向力矩的關(guān)系 ....................................... 15 LQDT CCCC 、 的建立 ...................................... 16 第 5章 算法設(shè)計(jì) ......................................................... 19 懸?？刂扑惴ㄔO(shè)計(jì) ................................................ 19 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 1 懸停算法分析 .............................................. 19 PID 算法選擇分析 ........................................... 21 PID 三個(gè)參數(shù)的大小對(duì)于響應(yīng)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(jié) ...................................................... 22 運(yùn)動(dòng)算法設(shè)計(jì) .................................................... 22 運(yùn)動(dòng)時(shí)和懸停時(shí)的差別 ...................................... 23 Z 軸旋轉(zhuǎn)解決辦法設(shè)計(jì) ....................................... 23 固定傾斜解決辦法 .......................................... 24 控制算法小結(jié) .............................................. 24 九軸數(shù)據(jù)的融合算法 .............................................. 24 關(guān)于數(shù)據(jù)融合必要性的分析 .................................. 25 加速度 計(jì)與陀螺儀的數(shù)據(jù)融合 ................................ 25 第 6 章 程序設(shè)計(jì) ........................................................ 27 程序設(shè)計(jì)思想 .................................................... 27 程序方案 .................................................. 27 串口接收數(shù)據(jù)并重裝 .............................................. 27 概述 ...................................................... 27 程序設(shè)計(jì) .................................................. 28 PID 算法程序 .................................................... 28 電調(diào) PWM 信號(hào) .................................................... 29 總結(jié) ................................................................... 30 論文小結(jié) ............................................................... 31 致 謝 ................................................................. 32 參考文獻(xiàn) ............................................................... 33 附錄一： ............................................................... 34 附錄二： ............................................................... 41 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 摘 要 今年來 航模界的目光已經(jīng)從固定軸飛行器轉(zhuǎn)移到了多旋翼飛行器的設(shè)計(jì)上。多旋翼飛行器和噴氣式飛機(jī)幾乎在同一時(shí)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?yàn)樗目刂?、操作非常?fù)雜，因?yàn)槠浞较虻钠D(zhuǎn)等操作都依靠不同電機(jī)不同轉(zhuǎn)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(jì)和陀螺儀的出現(xiàn)，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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為可能，有了姿態(tài)精確監(jiān)測(cè)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(yīng)對(duì)各 種復(fù)雜飛行環(huán)境的特點(diǎn)（其它飛行器只能望其項(xiàng)背），迅速成為飛行器的焦點(diǎn)。 本文主要介紹利用 MSP430G2553 單片機(jī)的 LaunchPad 和由 AVR 為主控芯片的 9 軸姿態(tài)結(jié)算傳感器搭建的四旋翼的飛控設(shè)計(jì)。從其模型建立、傳感器數(shù)據(jù)處理、算法設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)四個(gè)方面的研究制作可定目標(biāo)的四軸飛行器。 關(guān)鍵詞 ： MSP430，卡爾曼濾波，姿態(tài)結(jié)算，控制算法 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 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 coordinat