四旋翼自主飞行器(终)副本.docVIP

----------------------------------------------------------- 学校统一编号 JMSU-B-001 学校名称 佳木斯大学 队长姓名 夏玉峰 队员姓名 张振林 武宁波 指导教师姓名 蒋野 2013年9月7日 四旋翼自主飞行器 目录 摘要： 3 一、系统方案论证 4 1.1 姿态模块的论证与选择 4 1.2 电源模块的论证与选择 4 1.3飞行方式的论证与选择 5 1.4 电机驱动模块的论证与选择 5 二、系统理论分析与计算 6 2.1 模糊控制算法的分析 6 2.2 系统电流估算 8 三、电路与程序设计 8 3.1电路的设计 8 3.1.1系统总体框图 8 3.1.2 电机驱动子系统框图与电路原理图 9 3.1.3电源 9 3.2程序的设计 10 3.2.1程序功能描述与设计思路 10 3.2.2程序流程图 11 四、测试方案与测试结果 12 4.1测试方案 12 4.2 测试条件与仪器 12 4.3 测试结果及分析 12 4.3.1测试结果(数据) 12 4.3.2测试分析与结论 13 摘要： 四旋翼飞行器由主控制器、姿态采集器、电机驱动、执行机构、电源、防撞圈等六部分组成。其中，控制核心采用瑞萨单片机（R5F100LEA）负责飞行器姿态数据接收和飞行姿态控制；采用AHRS 模块（9轴姿态仪）的姿态采集器做飞行姿态反馈机构；用四块MOS管搭建大功率驱动器来驱动电机；执行机构采用四路空心杯电机实现。该飞行器还采用了模糊控制算法对当前姿态数据进行处理，同时，解算出相应电机的PWM增减量，及时调整飞行姿态，使飞行器的飞行的更加稳定。电源采用集成开关稳压块给单片机供电，使得单片机电源稳定高效。 关键词：四旋翼飞行器；模糊控制算法；陀螺仪 Abstract： The four rotor aircraft by the power supply, main controller, attitude collector, motor driver, actuators, anticollision ring and so on six parts. Integrated a switching power supply adopts LM2596S on to the system power supply; Main controller for renesas MCU (R5F100LEA), is mainly responsible for to calculating the spacecraft attitude and offer four road PWM motor respectively; Gestures collector the AHRS - DEMO six axis gyroscope as the spacecraft attitude feedback mechanism; With four pieces of MOS tube structures, high-power power drive to drive motor; The hollow cup motor actuators for four road. This aircraft USES the fuzzy control algorithm to deal with the attitude data transformation, makes the aircraft flight attitude more stable. The aircraft has completed the basic requirement of the topic. Keywords: four rotor aircraft；gyroscope fuzzy control；algorithm 一、系统方案论证 系统主要由单片机控制模块、姿态采集模块、电源模块、电机驱动模块、空心杯电机和防撞圈等六部分组成，采用X型飞行模式，下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 姿态模块的论证与选择 方案一： MPU6050三轴陀螺仪。MPU6050三轴陀螺仪就是可以在同一时间内测量六个不同方向的加速、移动轨迹以及位置的测量装置。单轴的话，就只可以测定一个方向的量，那么一个三轴陀螺就可以代替三个单轴陀螺。它现在已经成为激光陀螺的发展趋向，具有可靠性很好、结构简单不复杂、重量很轻和体积很小等等特点，但是其输出数据需要大量的浮点预算才能保证较高的精度