畢業(yè)論文基于arm的四旋翼自主飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁
【正文】 究主要集中在幾所高校之中。軟件 行介紹。四旋翼直升機(jī)通過調(diào) 節(jié)對(duì)角線上旋翼的轉(zhuǎn)速來改變姿態(tài)。垂直升降與懸停的控制方式如圖 2所示 : 圖 2垂直升降與懸停原理圖 (2)橫向飛行與俯仰運(yùn)動(dòng) : 減機(jī) 3 所示 : 圖 3 橫向飛行與俯仰運(yùn)動(dòng)原理圖 (3)水平旋轉(zhuǎn) : 9 逆時(shí)針的水平旋轉(zhuǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)決定了旋翼飛行器比固定翼無人機(jī)具有更廣闊的應(yīng)用前景。 5 30 0到 360 1 2 3 4 5 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小型四旋翼飛行器控 信息采集與檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)控制等。 S3C2440 陀螺儀 三軸加速度 計(jì) 數(shù)字羅盤 無線通信模塊 電機(jī) 驅(qū)動(dòng) 12 圖 7機(jī)載部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 需要 RC接收機(jī)、 MTiG單元、 ARM嵌入式控制器、 AVR單片機(jī)以 PC 其中地面站 PC 翼飛行器自主控制系統(tǒng)如圖 8所示 圖 8四旋翼飛行器自主控制系統(tǒng)原理圖 本系統(tǒng)的 ARM嵌入式主控制器實(shí)現(xiàn)的1 MTiG 2 3 WIFI 飛行器的狀態(tài)信息。四旋翼飛行器硬件結(jié)構(gòu)如圖 9所示 供電 供電 供 信息 電 信息 信息 信息 機(jī)體平臺(tái) 圖 9 四旋翼飛行器硬件結(jié)構(gòu)圖 1還包括電機(jī)、減速齒輪和 螺旋槳組成的推進(jìn)組。 4 統(tǒng)控制所需的位姿信息。 ARM處理器則能良好的應(yīng)對(duì) 這些控 制要求。 LIS344ALH三軸加速度計(jì)是由意法半導(dǎo)體公司推出的低功耗、低成本的三軸模擬輸 MEMS傳感器和一個(gè) CMOS接口 LIS344ALH 提供 +2g和 +6g 10000g的撞擊強(qiáng)度。因此轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換 速率是選型的主要考慮因素。 轉(zhuǎn)換精度的指標(biāo)設(shè)計(jì) A/D LSB 800mV/g 是 。 TMS320F28x DSC’ s有一個(gè) 16 F28335的偏移誤差為 15LSB而 30LSB DSP自帶的 12位 A/D DSP的 SPI口擴(kuò)展以備更高精度的 A/D芯片使 用。有刷電機(jī)由 代替電刷的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器。 所以需要設(shè)計(jì) — 5V— — ?？刂葡到y(tǒng)各核心元器件供電統(tǒng)計(jì)表如表 2所示。電路設(shè)計(jì)如圖 11 所示 圖 11 78M05 電路設(shè)計(jì)圖 (25V— — I公司的 C2021系列 DSP對(duì) I/O 內(nèi)核上電和 I/O上電時(shí)間 2V。 圖 13 過流保護(hù)電路 圖 14 +5V穩(wěn)壓電路 21 圖 15 + 圖 16供模擬電路 +5V電壓 傳感器模塊主要功能是利用陀螺儀、加速度計(jì)微慣性傳感器和高度傳感器得到飛 圖 17 ENC03 電路中加入了可變電阻來校準(zhǔn)陀螺儀信號(hào)。由于速率陀螺輸出的 電壓變化范圍是 ~ ADC 輸入信號(hào)不可超過 +穩(wěn)壓的方式 分別對(duì) 3 路反饋信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。 24 圖 21 姿態(tài)角度控制電路 3 :為了便于能在飛行器飛行過程中直觀的觀察 了一路 RS232 22 號(hào)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)串口 調(diào)試窗口以便觀察分析。通信模塊電路圖如圖 23 所示。 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路如圖所示。硬件系統(tǒng)有 MC33886 芯片、 5V 供電的數(shù)字羅盤和 供電的 DSP等。 27 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 四旋翼飛行器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是啟動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的 各個(gè)功能模塊 而其控制量只有 4 4個(gè)控制量對(duì) 3個(gè)角位移量和 3個(gè)線位移量進(jìn)行穩(wěn)態(tài)控 典的 PID控制算法對(duì)飛行器系統(tǒng)進(jìn)行控制。各任務(wù)之間通過信號(hào)量和消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)交換和同步。其中系統(tǒng) / 感器數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊共同完成。 ADC 可以同時(shí)采樣角速率和線加速度 ,采樣結(jié)果存放在 ADC 的結(jié)果寄存器中。 ARM控制 nRF905 ARM先 向 nRF905 nRF905發(fā)送數(shù)據(jù) 。 否 是 是 是 否 是 否 是 否 否 是 是 是 否 圖 29 發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖 圖 30接收數(shù)據(jù)流程圖 S3C2440的 TIMx模塊可以產(chǎn)生 3組 6路 PWM 2路 PWM為互補(bǔ)。 圖 3 3 33 gyrx”表示繞 X軸旋轉(zhuǎn)的滾轉(zhuǎn)角速 gyry叫表示繞 y gyrz表示繞 XY 0 10 20 30 40 50 60 70 0 時(shí)間 /t角速度 /176。 X和 Y軸位置曲線圖如圖 34和 35 所示。時(shí)間 /s 33 圖 37 滾轉(zhuǎn)角曲線圖 0 100 200 300 400 500 600 0 航向角 psi隨時(shí)間變化角度單位 /
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