全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽省一獲獎(jiǎng)?wù)撐?四旋翼自主飛行器(文件)
【正文】 elay(NUM)。 delay(NUM)。 TDR03=3100。 TDR03=3300。 TDR03=3500。 TDR03=3700。 TDR03=4075。 TDR03=4950。 TDR03=4750。 TDR03=3850。 TDR04=2850。 TDR03=2051。 TDR04=d。 R_UART0_Start()。j0。 } } void delay(unsigned int x) { int i,j。a2020。 int c=1900。 楊明志 .四旋翼飛行器自動(dòng)駕駛儀沒計(jì) [D].南京：南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院， Mingzhi. FourRotor Aircraft Autopilot Design [D]. Nanjing: College of Automation Engineering, Nanjing Universi ty of Aeronautics and Astronautics, 2020 劉金琨 .先進(jìn) PID控制及其 MATLAB仿真 [M].北京：電子工業(yè)出版社， Jinkun. Advanced PID Control and MATLAB Simulation [ M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2020. POUNDS P， MAHONY R， HYNES P， et a1． Design offourrotor aerial robot[C]／／ Australasian Conference on Robotiesand Automation． Auckland： New Zealand。 五、 結(jié)論、心得體會(huì) 經(jīng)過初步調(diào)試 , 該硬件平臺(tái)各項(xiàng)功能均達(dá)到設(shè)計(jì)目的 , 通過這次 比賽 使我在工程的理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合有了更深一步的理解 ，在比賽過程中遇到了很多困難，但是都被我們一一解決，讓我體會(huì)了集體的溫暖與集體蘊(yùn)含的力量是多么的強(qiáng)大，不管最后結(jié)果如何，至少我們?yōu)檫@個(gè)比賽奮斗過、努力過。如表 1所示 表 1 起始狀態(tài)值 無刷電機(jī)測(cè)試 三相全橋驅(qū)動(dòng)電路利用功率型 MOS 管作為開關(guān)器件 ， 選用 P 型 MOS 管 通道 周期 占空比 幅值 通道一 （ ROLL） ％ 通道二 （ PITCH） ％ 通道三 （ THRO） ％ 通道四 (YAW) ％ 12 FD6637 與 N 型 MOS 管 FD6635 搭配使用。 11 圖 8 PID 仿真圖 在調(diào)試過程中，系統(tǒng)由于受到閥值電壓的限制，放大器飽和度等約束， PID 算法不能達(dá)到預(yù)期值，必須經(jīng)過修正才能達(dá)到系統(tǒng)要求（稱作飽和效應(yīng)），即只有在max,min, kkk uuu ?? 范圍內(nèi)滿足條件。在離散化 PID過程中令 T 為采樣周期， k 為采樣序號(hào)，連續(xù)時(shí)間 t 用離散時(shí)間 T?k 表示，用求和形式代替連續(xù)時(shí)間積分形式，用增量形式代替連續(xù)時(shí)間微分形式。 程 序入 口硬 件 初 始 化設(shè) 置 相 應(yīng) 飛 行參 數(shù)中 斷 ？采 集 傳 感 器 數(shù)據(jù)進(jìn) 行 短 周 期 數(shù)據(jù) 融 合數(shù) 據(jù) 采 集 次 數(shù)= 1 6 0 n進(jìn) 行 長(zhǎng) 周 期 數(shù)據(jù) 融 合計(jì) 算 姿 態(tài) 角 、航 向 角 、 高度 、 飛 行 位 置控 制 律 計(jì) 算控 制 量 輸 出NYYN 圖 7 軟件流程 10 2 數(shù)學(xué) PID 控制算法 本系統(tǒng)使用的數(shù)字 PID 控制算法，具有較強(qiáng)的靈活性。采用連續(xù)掃描方式時(shí)只需要 VSYNC 和 HSYNC、 PCLK 三個(gè)信號(hào) , 其邏輯關(guān)系如圖 6所示 . 9 圖 6 OV7620 數(shù)據(jù)輸出時(shí)序 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1PWM 脈沖寬度調(diào)制 四旋翼飛行器在起飛、降落時(shí)，存在加速和減速 。如果只有 Y 信號(hào)分量而沒有 U、 V 分量 , 那么這樣表示的圖像就是黑白灰度圖像。與 RGB 視頻信號(hào)傳輸相比 , 它最大的優(yōu)點(diǎn)在于只需占用極少的頻寬。 最高像素為 664 492 , 幀速率為 3 0 f/ s。 圖 5 為超聲波傳感器的電路圖。 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。 4 個(gè)無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)通過 I2C 總線與飛行控制器通信 ， 通過改變 4 個(gè)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變飛行姿態(tài) ， 系統(tǒng)采用 12 V 電池供電 。 加速度傳感器 測(cè)量運(yùn)載體線加速度的儀表 ， 在飛行控制系統(tǒng)中，加速度計(jì)是重要的動(dòng)態(tài)特性校正元件。 加速度計(jì)由檢測(cè)質(zhì)量（也稱敏感質(zhì)量）、支承、電位器、彈簧、阻尼器和殼體組成。 利用陀螺效應(yīng)，感知你陀螺儀中陀螺的相對(duì)方向，經(jīng)過單片機(jī)處理與初始狀態(tài)比較感知陀螺的方向。 角 速 度 陀 螺雙 軸 加 速 度 器I I C 口瑞 薩 板四路P WM信號(hào)C A M E R AI I C 口攝 像 頭超 聲 波 測(cè) 距無刷電調(diào)M 1M 2M 3M 4 圖 2 飛行控制系統(tǒng)硬件框圖 陀螺儀和加速度傳感器 陀螺儀 主要 用于 飛行器保持平衡 。均勻性要求材料的質(zhì)地要均勻，對(duì)稱性要保證機(jī)械架構(gòu)三維生的對(duì)稱性，穩(wěn)定性要求機(jī)械器件連接牢固 并且在起飛和著陸時(shí)機(jī)架有抗擊能力。 三 、 理論分析與計(jì)算 四旋翼微型飛行平臺(tái)呈十字形交叉 ， 由 4 個(gè)獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳組成 ， 如圖 1 所示 。 （ 4）其他。 （ 2）飛行器擺放在 B區(qū)，一鍵式啟動(dòng)飛行器起飛；飛向 A區(qū)，在 A區(qū)降落并停機(jī)；飛行時(shí)間不大于 45s。 PWM 2 目錄 四旋翼自主飛行器 ............................................................................................
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