毕业设计——四旋翼自主飞行器设计.doc

分类号 V249 单位代码 11395 密 级 学 号 1005270133 学生毕业设计（论文） 题 目 四旋翼自主飞行器设计 作 者 刘赟跃 院 (系) 能源工程学院 专 业 测控技术与仪器 指导教师 王晶 答辩日期 2014 年 5 月 24 日  榆 林 学 院 毕业设计（论文）诚信责任书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日 摘 要 四旋翼飞行器是能够垂直起降、多旋翼的飞行器。与传统旋翼式飞行器不同的是其在飞行中四只旋翼可以相互抵消掉反扭力矩，而不需要反扭矩桨，使其结构更紧凑、产生更大升力。同时因其飞行空间小、效率高、飞行稳定、易控制等优点，使之在军事、民用方面有广阔的前景。 本设计以16位瑞萨(Renesas)单片机RL78/G13—R5F100LEA作为控制核心，通过电子调速器控制、驱动飞行器的四个直流电机，利用三轴角速度传感器、三轴加速度传感器组成飞行器飞行状态检测、控制模块，采用红外收发管实现飞行器飞行壁障、超声波传感器测距来控制、检测飞行高度，以C语言、卡尔曼滤波及PID算法实现控制软件的编写从而实现低空飞行的四旋翼自主飞行器验证机的设计。设计首先对四旋翼飞行器进行概述，分析四旋翼飞行器特点和发展趋势。其次，根据设计要求进行系统方案设计，并完成总体结构设计、硬件设计、软件设计。最后，进行调试、验证试飞。 本设计从低成本、低功耗、高性能方面入手，完成了飞控系统硬件设计、制作、电路调试等实现了四旋翼自主飞行器的基本功能。 关键词：四旋翼飞行器；电子调速器；加速度传感器；卡尔曼滤波；PID Design of Four-rotor Autonomous Aircraft ABSTRACT Four-rotor aircraft is a multi rotor aircraft, which is capable of vertical take-off and landing. Different from the traditional rotary wing aircraft four-rotor aircraft can be mutually offset anti torsion moment, without the need of anti torque propeller, making it more compact and can generate greater lift. At the same time, because of its advantages of high efficiency, small space flight, flight stability, easy control, which make it have a broad prospect in military, civilian. The design use the 16 bit Renesas RL78/G13 MCU R5F100LEA as control core, through the electronic speed control, driving the aircraft’s four DC motors, make use of the three axis angular velocity sensor, three axis acceleration sensor as flight state detection and control module, using the infrared receiving tube to achieve flight obstacle avoidance, ultrasonic sensor to control the flying heig