【正文】 是否能夠實現預期的功能，接口電路的控制是否正常等；最后逐步將各子程序連接起來總調。 （ 4）集成電路 焊接首先按圖紙要求，檢查型號、引腳位置是否符合要求。 硬件電路的制作 1）制作前準備 首先要熟悉所焊印制電路板的裝配圖，并按圖紙配料，檢查元器件型號、規(guī)格及數量是否符合設計要求，并做好裝配前元器件引線成型等準備工作。 TCP/IP 通信程序框圖： 圖 34 TCP/IP 程序框圖 Figure 34 TCP/IP Block diagram 2） 數據解碼 通過之前所寫的通信協(xié)議，按照此協(xié)議將通信數據中幀頭和幀尾找到，再通過一定的組合和拆分把有效的數據提取出來。 它主要的方便就是，一個硬件的情況下，可以通過改變軟件，就可以實現不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當于軟件即硬件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。 用戶可以根據自己的需要定義和制造各種儀器。本項目利用牛頓定律，剛體運動的歐拉公式和旋翼本身的空氣動力學特性建立了飛行器的非線性數學模型。 14 圖 24 電源電路 Figure 24 The power supply circuit 圖 25 電源電路 PCB Figure 25 The power supply circuit PCB 15 第三章 四旋翼無人飛行器系統(tǒng)軟件設計 四旋翼飛行器系統(tǒng)飛控軟件設計 四旋翼飛行器運動分析 （ a ） 垂 直 運 動（ d ） 偏 航 運 動（ b ） 俯 仰 運 動（ e ） 前 后 運 動（ c ） 滾 轉 運 動（ f ） 側 向 運 動 圖 31 四旋翼運動姿態(tài)控制圖 Figure 31 Four rotor motion attitude control chart 四旋翼飛行器采用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分布在機體的前后、左右四個方向，四個旋翼處于同一高度平面，且四個旋翼的結構和半徑都相同，旋翼 1和旋翼 3逆時針旋轉，旋翼 2 和旋翼 4順時針旋轉，四個電機對稱的安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安放飛行控制計算機和外部設備。利用 WIFI 進行無線通信。 電機控制電路 本研究采用直接利用商品電調控制無刷電機方案，實現了 DSP 輸出 PWM 脈沖控制電調，從而對電機達到線性控制目的。 3）局限性：由于方案一中使用的 DSP 處理程序比較復雜，因為涉及到現代信號處理超出了我們的學習范圍，而方案二傳感器內部數據處理就使程序簡單化了。由物理定律可知，加速度與速度成導數關系，所以兩者的數據是存在內在聯(lián)系的，完全可以根據信息融合理論對兩者數據進行綜合處理，從而得到更加準確的結果。其結構框圖如圖 1 所示， DSP 采用TMS320F28335，它是整個系統(tǒng)控制的核心部件。 圖 22： PTN7800w Figure 22： PTN7800w WIFI 模塊 USRWIFI232T 超低功耗嵌入式 WIFI 模組提供了一種將用戶的物理設備連 10 接到 WIFI 無線網絡上，并提供 UART 串口等接口傳輸數據的解決方案。 關鍵特性 ： 壓力范圍： 300~1100hpa（ +9000m~500m 海拔高度）； 電壓范圍： ~（ VDDA）， ~（ VDDD）； 封裝大?。洪L寬 5*5mm 高 ； Low power 、 Low noise； 內含溫度測量 I2C 接口； 全標準（內含標準數據校準）； MSL1 PTN78000W 介紹 PTN78000 是一系列的高效率，降壓集成開關穩(wěn)壓器（ ISR），在系列產品中受歡迎的 78ST100 第三代演變。 V V Xamp。 %滿量程 解析時間 VDD=,GN=2 5 毫高斯 啟動時間 I2C 控制準備時間 200 us 磁帶 177。的 12 位模數轉換器。A，加速器省電模式電流： 20amp。 VDD 供電電壓為 177。 2g、177。具有 131LSBs/176。 5%、 177。 20xx176。得益于其浮點運算單元，用戶可快速編寫控制算法而無需在處理小數操作上耗費過多的時間和精力，與前代 DSP 相比，平均性能提高 50%，并與定點 C28x 控制器軟件兼容，從而簡化軟件開發(fā)， 縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。 第四章：介紹了系統(tǒng)調試所做的工作。姿態(tài)控制是整個飛行控制的關鍵，因為微小型四旋翼飛行器的姿態(tài)與位置存在直接耦合關系 (俯仰／ 橫滾直接引起機體向前后／左右移動 ) ，如果能精確控制飛行器姿態(tài)，則采用 P I D控制律就足以實現其位置與速度控制。 數學模型的建立 為實現對微小型四旋翼飛行器的有效控制，必須準確建立其在各種飛行狀態(tài)下的數學模型。但這幾項原則相互之間存在著制約與矛盾，例如：飛行器 重量相同時，其尺寸與速度、能耗成反比。四旋翼飛行器發(fā)展了近一個世紀，從原 來機械時代直徑十幾米長、幾米高的龐然大物，到當今電子時代直徑幾十厘米甚至更小的微型“碟形”飛行器。 MD4200 是德國 microdrones 公司研發(fā)的微型無人飛行器，機體和云臺完全 3 采用碳纖維材料制造，這種材料擁有更輕的重量和更高的強度，也使 MD4200具有抗電磁干擾的能力。 這一階段設計出了載人四旋翼飛機，這是第一批成功的可垂直起降的飛行器。guet 在 Richet 教授的指導下做他們自行設計的直升機試驗。 DSP 2 第一章 導論 四旋翼飛行器技術 四旋翼飛行器，也稱四旋翼直升機或十 字翼直升機，是由 4 個轉子推動飛行的直升機。 control system。 1906 年下半年， Louis 和 Jacques Br233。guet兄弟在實現垂直飛行方面已取得了顯著的成就。四旋翼飛行器作為一種具有獨特飛行性能的無人機，正越來越受到人們的重視，迅 速成為國際上新的研究熱點。通過改變每個轉子的相對速度改變推力，從而改變每個扭矩實現對方向和速度的控制。 最優(yōu)化總體設計 進行微小型四旋翼飛行器總體設計時，需要遵循以下原則：重量輕、尺寸小、速度快、能耗和成本低。除盡量提高機械傳動 效率外，還必須選擇合適的電機與減速比在兼顧最大效率和最大輸出功率兩項指標的前提下將電機工作點配置在推薦運行區(qū)域內 [4]。此外，控制器性能還將受到模型準確性和傳感器精度的影響。 第三章：介紹了系統(tǒng)軟件設計。 TMS320F28335 具有 150MHz 的高速處理能力，具備 32 位浮 點處理單元， 6個 DMA 通道支持 ADC、 McBSP 和 EMIF，有多達 18路的 PWM 輸出，其中有 6路為TI 特有的更高精度的 PWM 輸出 (HRPWM)， 12 位 16 通道 ADC。 1000 與177。 MPU6000 可在不同電壓下工作， VDD 供電電壓介為 177。 應用：運動感測游戲 現實增強 電子穩(wěn)像 (EIS: Electronic Image Stabilization) 光學穩(wěn)像 (OIS: Optical Image Stabilization) 行人導航器 “零觸控”手勢用戶接口 姿勢快捷方式 認證 市場：智能型手機 平板裝置設備 手持型游戲產品 游戲機 3D 遙控器 可攜式導航設備 特征：以數字輸出 6軸或 9 軸的旋轉矩陣、四元數 (quaternion)、歐拉角格式 (Euler Angle forma)的融合演算數據?？沙淌娇刂疲页淌娇刂品秶鸀?77。以數位輸出的溫度傳感器以數位輸入的同步引腳 (Sync pin)支援視頻電子影相穩(wěn)定技術與 GPS 可程式控制的中斷 (interrupt)支援姿勢識別、搖攝、畫面放大縮小、滾動、快速下降中斷、 highG 中斷、零動作感應、觸擊感應、搖動感應功能。micro。 ~2176。 177。 177。 Bosch 公司的氣壓傳感器（在自動控制應用領域）是世界市場上的領軍，基于 200 百萬氣壓傳感器這制造經驗， BMP085 繼續(xù)了新一代的微型氣壓傳感器 [8]。該模塊是適用于各種各樣的通用應用程序，用 12V， 24V，或 28V 電壓供電 [9]。 系統(tǒng) 硬件概述 四旋翼無人飛行器系統(tǒng)主要包括： DSP 最小系統(tǒng)、六軸傳感器、氣壓計、電子羅盤、電調、電機、機架、機翼 和 電源。 方案一：原始傳感器數據處理融合、卡爾曼濾波和 PID 姿態(tài)控制 在運動控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)上就往往將速度傳感器測量到的速度和加速度計測量到的加速度進行單獨處理，沒有將兩者的信息進行數據融合。 2）準確性：方案一和方案得到的數據通過查閱數據手冊都是一樣結果，比較精確， 并且響應速度快 。電源選擇 DC12V 電池供電，在經過電壓轉換得到 5v 和 輸出。本研究要求的無線傳輸距離為 100m 左右。 同時在為了節(jié)省飛行器空間，在電源電路板上實現 PWM 等轉接輸出實現 DSP飛控控制和電池電壓采集。 四旋翼飛行器數學建模 ? ?? ?? ?. . .2 2 3 41 2 3 4 1. . .22221 2 3 4 2. . .22221 2 3 4 3s in /s in c o s /c o s c o s /fffX k k X mY k k Y mZ k k Z m?????? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ????? (31) 16 ? ?? ?? ?.. .224 2 4.. .223 1 5.. .2 2 2 21 2 3 4 61/1//fXfYmZk k Ik k Ik k I??????? ??? ? ? ? ? ???????? ??? ? ? ? ? ?? ??????? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? (32) 四旋翼飛行器仿真器具有極為復雜的動力學特性和特殊的飛行姿態(tài)，其動力學特性隨著飛行姿態(tài)而發(fā)生相應的變化，具有非線性、多變量耦合的特點。 可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數據處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的 18 儀器。這是一個功能強大且靈活的軟件。像許多重要的軟件一樣， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、Macintosh 的多種版本。而 IP 是給因特網的每一臺聯(lián)網設備規(guī)定一個地址。 上位機總界面： 22 圖 39 總界面 Figure 39 Main interface 23 第四章