一种基于STM32的四旋翼飞行器控制器

针对四旋翼飞行器,设计并实现了一种基于STM32的微型飞行控制器．以新型ARM Cortex-M3内核微处理器STM32作为计算控制单元,对飞行控制器进行了模块化设计,包括主控、惯性测量、执行驱动等单元模块．给出了系统软件设计流程,研究了一种基于分布式融合滤波器的飞行姿态解算方法,并针对四旋翼飞行器的控制特点设计了控制律．实验表明控制器方案合理有效．     

基于STM32的四旋翼飞行姿态串级控制

对四旋翼飞行器飞行姿态的稳定控制问题进行了分析,设计了基于STM32系列微控制器的稳定控制系统。STM32以ARM Cortex-M3为内核,拥有强大的运算能力,作为四旋翼飞行器的飞行姿态控制器的主控芯片。采用四元素融合滤波算法对陀螺仪和电子罗盘等多传感器采集的数据进行飞行姿态解算。结合串级PID控制算法实现四旋翼飞行姿态控制系统设计。仿真及实验结果表明该控制系统符合设计要求,达到了对四旋翼飞行器飞行姿态稳定控制的目的。验证了基于STM32的串级飞行姿态控制的有效性,为后续研究奠定了基础。     

一种微型四轴飞行器设计

伴随着多旋翼飞行器技术的日益成熟,四轴飞行器因具有结构简单、能耗低、体积小等优点,得到广泛应用。该文旨在设计一种采用STM32芯片作为主控芯片,以运动传感器MPU6050作为姿态传感器,通过2.4G无线通信模块与遥控板进行通信,使用PID控制算法通过PWM方式驱动空心杯电机实现遥控控制的微型四轴飞行器。该飞行器采用一体化设计,结构简单,制作方便,可以作为四轴飞行器的科普学习及STM32学习平台。     

四旋翼飞行器的设计与实现

在分析四旋翼飞行器工作原理的基础上,以STM32单片机为控制器,用MPU-6050检测飞行姿态和加速度,nRF24L01实现无线通信,USB串口上位机进行监控,完成四旋翼飞行器的设计。以惯性测量模块采集实时数据,采用卡尔曼滤波器进行姿态算解,运用PID算法以PWM方式驱动飞行电机。通过对系统的软硬件进行设计,完成了飞行器实物的制作和飞行测试。测试结果达到了设计要求。     

简易室内定高四旋翼飞行器设计

本文设计一款可在低空区间(对地高度0.3~5 m)保持指定高度飞行的简易四旋翼飞行器。控制器采用STM32F103RCT6单片机,通过惯性测量单元集成的数字传感器MPU6050和超声波测距模块分别测量得到飞行器的姿态角信息和飞行器对地高度,从而实现近地定高飞行目的。该四旋翼飞行器体积小、飞行灵活、有一定的运载能力,且成本低廉易于实现,该设计为室内等狭小空间的探测提供了理想平台。     

STM32的多传感器融合姿态检测

采用STM32微控制芯片作为主控芯片,搭载MPU6050传感器、HMC5883L磁场传感器,以四旋翼飞行器为平台进行载体姿态检测的实验.对比单一传感器和多传感器姿态检测的实验结果,结果表明:基于多传感器融合的姿态检测能弥补单一传感器检测姿态的不足,提高姿态信息的精确性.     

多旋翼飞行器建模与控制器设计

随着各项技术的日趋成熟,多旋翼飞行器的控制器设计也愈发受到重视.为了使四旋翼飞行器在复杂环境下可以进行稳定的飞行,设计了四旋翼无人机飞行器的控制器,根据实际情况对数学模型进行简化,建立了一个四旋翼飞行器运动的数学模型;在Simulink中搭建比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制模型,实现串级PID控制,通过调整PID参数,初步实现了使其稳定飞行的目标.通过在Simulink上搭建系统模型并最终得出仿真结果,证明飞行器的姿态和位置都得到了稳定的控制.     

基于Arduino 的四旋翼飞行器控制系统设计

为改善滤波效果, 针对四旋翼飞行器滤波算法计算量大的问题, 采用基于Kalman 与DMP(Digital Motion Processing)滤波相结合的姿态数据处理算法及PID( Proportion-Integration-Differentiation)姿态控制算法, 设计了四旋翼飞行器控制系统。系统硬件由Arduino 控制板及四旋翼飞行器平台组成,在此平台基础上建立了飞行器动力学模型并对Kalman 滤波器及PID 控制器参数进行调试。实际飞行结果表明, 该系统能对飞行姿态的偏移进行快速调整, 调整灵敏度和稳态时间得到明显改善, 有效地完成对四旋翼飞行器的稳定控制。     

四旋翼飞行器自主循迹取物运输系统的研究

为实现无人机在运输方面的自动化和信息化,设计并实现一种能自主循迹、取物并运输至目标点的四旋翼飞行器。通过对四旋翼飞行器飞行控制原理的分析,使用超声波传感器获取飞行器实时高度,利用计算机图像处理技术实时判断飞行器位置,并用PID( Proportion-Integral-Derivative) 控制器控制飞行器的飞行高度和自身姿态,实现了四旋翼飞行器的自主循迹飞行和物体识别,以及驱动机械手完成对目标物体的抓取与投放。测试结果表明,飞行器可在1 m 高度上以20 cm/s 的速度沿预设轨迹自主循迹飞行,能在50 s 内识别与抓取底面半径为4 cm、高度为8 cm 的圆柱形物体,并投放在以目标点为圆心半径为25 cm 的范围内,达到了预期效果。     

微型探测安防智能四轴飞行器的设计

四轴飞行器是一类旋翼式飞行器,已在多种领域内得到广泛应用。但现有的四周飞行器不能进行有效地自动避障,难以面对复杂多变的危险环境。该文结合红外反射式传感器,设计了一种可自动避障的微型四轴飞行器,对其基本运动进行了分析,并确定了一种对姿态测量的算法,为进一步研究打下良好的基础。     

无人直升机纵、横向姿态建模与稳定控制

在实际飞行中设计调整小型无人直升机控制器存在很多危险,为了达到小型无人直升机的姿态稳定控制,设计小型无人直升机试验平台.通过试验,采集控制器输入信号和相应无人直升机飞行姿态角信号,提出了动态系统辨识模型,运用神经网络对所提模型进行了辨识.应用输出反馈实现姿态的稳定解耦控制,仿真结果验证了辨识模型和控制算法的有效性.     

集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计

为发展一种集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计方法,基于显模型跟踪控制技术,在反馈控制模块引入旋翼运动信息并采用旋翼/机体控制增益的最优化设计提升直升机动稳定性,采用旋翼前馈增强控制提升直升机操纵频率,提出基于有效跟踪的显模型参数设计方法提升直升机小幅高频和中等幅度姿态控制的操纵品质。最后,基于高阶飞行动力学模型分析直升机操纵品质,结果表明：将旋翼控制用于直升机飞行控制设计能够在保持系统稳定性的同时提升操纵频率,直升机纵、横向操纵响应带宽分别提升18%和10%,纵、横向姿态快捷性分别提升25%和20%。     

基于微机电系统传感器的杆塔倾斜度无线监测系统

提出一种新型的基于微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)传感器的杆塔倾斜度无线监测系统.硬件设计选用STM32F103CT86为控制器,以BMI160、AK8963为传感器,STM32通过四元数卡尔曼滤波算法对传感器数据进行解算、融合,得到杆塔的倾斜角,通过试验与三轴姿态...     

一类Quanser直升机的鲁棒姿态调节器设计

直升机系统的姿态调节是直升机控制中很重要的一类问题.针对直升机模型和外部系统模型同时存在不确定性的一般情况,研究一类Quanser直升机的姿态调节器设计问题.基于动态变结构控制理论,提出一种新的鲁棒姿态调节器设计方法.利用Lyapunov方法证明直升机闭环姿态控制系统的鲁棒稳定性和姿态调节误差的渐近收敛性.该方法能够克...     

基于STM32F10x的FIR滤波器设计与实现

STM32F1系列处理器是ST公司推出的新一代基于cortex-M3内核的ARM处理器,能够满足工业控制、医疗、消费类等领域的应用需求.同时ST公司为STM32F10x系列推出了一套DSP函数库,能够实现常用的数字信号处理.针对STM32F10x系列,提出了一整套FIR滤波器的设计与实现方法.实验表明,在FIR滤波器设计中,整型滤波器系数完全可以替代设计得到的浮点型系数,同时,在采样率为256样点/s的情况下,128阶滤波器得到256点滤波数据的时间仅为1.5 ms,完全满足工业控制系统的设计需求.     

设计参数对直升机中幅姿态变化指标影响的分析

以UH-60A为例,介绍了一种参数敏感性的分析方法,并基于ADS - 33E - PRF品质要求,建立飞行力学模型.分析了设计参数对俯仰、滚转中幅姿态变化指标的影响.结果表明,该方法能有效分析设计参数对直升机飞行品质的影响,对直升机的飞行品质设计具有指导作用.     

两轮载人自平衡车姿态测量单元设计

为提高自平衡车姿态角测量精度,利用惯性传感器MPU6050及STM32微处理器,采用参数可调的自适应显性互补滤波算法,结合陀螺仪和加速度计数据分别进行高频和低频姿态估计,设计了自平衡车姿态角测量单元。系统在线测试结果表明,该检测单元设计简单,算法易于实现,姿态角的估计精度高,为自平衡控制的实现提供了保证。