四轴飞行器设计概述

四轴飞行器设计概述，Chukai 09电子信息工程01，1，Wit智能车辆团队，1，4轴介绍及其发展前景2，系统组成3，硬件和控制算法4，后续研究，2，4轴介绍及其发展前景，什么是四轴飞行器？三轴和四轴飞行器是微型飞行器之一，也是一种智能机器人。其结构特点是四个角各装有一个转子，转子分别由一个电机驱动。刀片可以向前或向后旋转。为了保持飞行器的稳定飞行，四轴飞行器配有三向陀螺仪和三轴加速度传感器组成惯性导航模块，并使用电子控制器保证其快速飞行。四轴介绍及其发展前景，如何锻炼？4、“飞行模式”、“X”飞行模式，四轴介绍及其发展前景，其发展前景如何？五、四轴飞行器可以搭载全球定位系统、北斗导航系统、高清摄像机、各种科研设备甚至武器系统，民用飞行器可以执行洪水、火灾、地震等灾害调查和救援任务。喷洒农业和林业杀虫剂；监测化工厂等危险场所的有害气体浓度；检查输油管道和输电线；对重要设施的持续监控；区域空地和海空通信中继等。军用飞机可以进行高空定点侦察、情报搜索和武装袭击等高风险任务。系统组成，四大部分：机械无刷电机驱动飞行控制电路板飞行控制算法，6，系统组成，飞行控制电路板，7，系统组成，姿态检测模块(AHRS)1。3轴加速度计2。3轴陀螺仪3。三轴磁力仪4。气压计，8，系统组成，飞行控制算法1。滤波器融合算法2。平衡控制算法3。自稳定控制算法4。飞行控制算法9。硬件和控制算法。主要硬件模块：从初始设计阶段到最终完成设计，共设计并投入使用2块印刷电路板。第一版主要包括电源电路、4路电机驱动接口、STM32最小系统电路、SWD下载调试接口、启动模式选择接口、NRF24L01无线模块接口、串口接口、三轴加速度计三轴陀螺仪MPU6050驱动电路、磁力计HMC5883驱动电路和有机发光二极管液晶模块显示接口。第二版主要包括电源电路、8路电机驱动接口、STM32最小系统、JLINK下载调试接口、启动模式选择接口、NRF24L01无线模块接口、蓝牙串口模块驱动电路、2个串口接口、三轴加速度计三轴陀螺仪的MPU6050驱动电路、磁力计的HMC5883驱动电路、气压计的BMP180驱动电路、有机发光二极管液晶模块显示接口、全球定位系统导航模块接口、蜂鸣器电路和电压监测电路，几乎所有其它空闲的输入输出端口都引出，以便以后功能升级和扩展。硬件和控制算法。主控芯片采用STM32F103系列芯片，型号为STM32F103VET6，是一款基于ARM内核Cotex-M3的增强型32位微控制器，具有512K字节的闪存和64K字节的SRAM。它支持高达72M的工作频率，3个12位模数转换器(最多21个转换通道)，转换时间低至1us，包括2个12位数模转换器通道。12通道DMA控制器，最多11个定时器和13个通信接口，11个硬件和控制算法，最小系统，12个硬件和控制算法，下载和启动模式选择电路，13个硬件和控制算法，电源电路，14个硬件和控制算法，滤波电路，15个硬件和控制算法。MPU6050MPU-6050是世界上第一个集成6轴运动处理元件，消除了组合陀螺仪和加速器时的轴差问题，并减少了大量封装空间。MPU-6050的角速度全单元感应范围为250、500、1000和2000/秒(dps)，可精确跟踪快速和慢速运动，用户可编程加速器全单元感应范围为2g、4g、8g和16g。16、硬件和控制算法，MPU6050驱动电路，17、硬件和控制算法，HMC5883HMC5883是一款表面贴装、高度集成、带IIC数字接口的弱磁传感器芯片。它包含最先进的高分辨率磁阻传感器，是eq18、硬件和控制算法，HMC5883驱动电路，19、硬件和控制算法，HC-05HC-05嵌入式蓝牙串行通信模块有两种工作模式：命令响应工作模式和自动连接工作模式。在自动连接工作模式下，模块可分为主从和环回三种工作角色。当模块处于自动连接模式时，它将根据预设模式自动传输连接的数据。当模块处于命令响应模式时，可以执行所有AT命令，并且用户可以为模块设置控制参数或发出控制命令。通过控制模块外部引脚(PIO11)的输入电平，可以实现模块工作状态的动态转换。20、硬件和控制算法、蓝牙串口模块驱动电路、21、硬件和控制算法、第一版飞行控制、22、硬件和控制算法、23、硬件和控制算法、第二版飞行控制、24、硬件和控制算法、25、硬件和控制算法、滤波融合算法1。滑动窗口过滤将n个连续的采样值作为一个队列，队列的长度固定为n，一次采样一个新数据并放入队列的末尾，丢弃原始队列的第一个数据(先进先出原则)，队列中的n个数据进行算术平均运算2。一阶滞后滤波方法取a=0至1，滤波结果=(1-a)*采样值a*上次滤波结果。26、硬件和控制算法、滤波效果、27、N=20A=0.3、硬件和控制算法、28、N=35A=0.2、硬件和控制算法、29、N=50A=0.1、硬件和控制算法、融合算法加速度计是用来检测加速度的，实际使用的测量角度是用静态重力加速度，然后用反正弦来寻找角度。在运动物体上，当物体运动时，它将产生与运动方向相同方向的加速度分量，该加速度分量将叠加在重力加速度上，导致角度测量的巨大偏差。陀螺仪用于检测当前轴的角速度。它能很好地抵抗振动和干扰。它在一小段时间内对陀螺仪的角速度进行积分。综合结果是该时间段内轴的旋转角度。然而，众所周知，积分会产生累积误差。当累积误差达到一定程度时，会对系统产生很大影响，降低整个系统的稳定性。30、相互补偿和融合、硬件和控制算法、31、硬件和控制算法、32、硬件和控制算法、平衡自稳定控制算法、33、PID控制器原理框图、硬件和控制算法。在实际使用中，以X轴天平为例，采用两套PID算法对陀螺仪数据进行PD运算，可使飞机在一定范围内稳定或非常缓慢，并能抵抗大的干扰。这是飞机平衡算法。然而，飞机不能仅仅依靠这种算法自动返回零点，这需要对飞机的实时角度进行PI运算或PID运算。当飞机发现任何偏离零点的情况时，PI操作将立即修正飞机的角度。这是飞机自稳定算法。四轴飞机在四个角上装有四个发动机。所有的飞行姿态都由四个电机控制，包括滚转(绕X轴旋转)、俯仰(绕Y轴旋转)和偏航(绕Z轴旋转)。在x、y和z轴上设置零角度值角度_x0、角度_y0和角度_z0。如果当前实时角度值为角度x、角度y和角度z，则当前偏差为：角度误差x=角度x-角度x0；角度误差y=角度y-角度y0