四旋翼定高毕业设计论文.doc

毕 业 设 计 题目：飞行高度自主控制四旋翼飞行器系统设计 姓　 名： 陈中浩 学　 号： 2012090371121 学 院： 机电学院 专 业： 机械工程及自动化 指 导 教 师： 张东波 协助指导教师： 2016年 5 月 25 日 摘 要 近几年来，由于新技术的不断革新，无人机行业也得到了很好的发展，现如今已运用于各行各业中。本文使用普通的四旋翼飞行器，外加传感器实现四旋翼的高度自主控制。利用廉价的四旋翼组件组成一个只有姿态稳定功能的四旋翼飞行器，通过外设的传感器和高度获取和控制算法，实现自动的定高。本文通过拓展的控制板，利用滤波算法获取外加在四旋翼飞行器上的超声波传感器，运用PID控制来自动控制四旋翼的油门输出。该四旋翼能够在室内外低空，地形多变的场地，利用廉价的控制器实现精准的相对地面高度不变的自主高度控制。 关键词：四旋翼 超声波传感器 PID控制 自动控制 Abstract In recent years, due to the constant innovation of new technologies, the UAV industry has also been a very good development, is now used in all walks of life. As used herein, the ordinary Quadrotor aircraft, plus Quadrotor height sensor to achieve autonomous control. Using cheap components of a Quadrotor only attitude stabilization feature Quadrotor aircraft, sensors and peripherals through a high degree of access to and control algorithm for automatic set high. By expanding the control panel, the use of filtering algorithm is applied to obtain on a Quadrotor ultrasonic sensor, automatically controlled using PID control Quadrotor throttle output. The Quadrotor capable of indoor and outdoor low-altitude, varied terrain of the site, the use of low-cost autonomous controllers highly precise control of constant height relative to the ground.Key word: Quadrotor ultrasonic sensor PID control automatic control目录 摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 四旋翼飞行器系统方案的确定 2 1.1四旋翼飞行器定高系统控制任务 2 1.2四旋翼飞行器的基本组成 2 1.3基于arduino的高度自主控制系统 3 1.3.1基于激光传感器的高度自主控制系统 3 1.3.2基于超声波传感器的高度自主控制系统 4 1.3.3四旋翼高度自主控制系统 5 1.4四旋翼高度自主控制系统小结 6 2 四旋翼飞行器硬件设计 7 2.1硬件选型 7 2.2 I/O分配表 10 2.3硬件原理图 11 2.4硬件设计小结 12 3 控制系统的软件设计 13 3.1程序设计思路 13 3.2四旋翼飞行器的控制流程及控制功能 15 3.3程序流程图 16 3.4 PID控制程序分析 17 3.5软件设计小结 18 4 系统软硬件调试 19 4.1飞控硬件调试 19 4.2飞控软件调试 21 4.3程序调试中出现的问题及解决方法 24 4.4 四旋翼飞行器高度自主控制系统 25 结 论 26 致 谢 28 参考文献 29 引 言 近年来，多旋翼飞行器被大量的使用并受到各业的重视和关注,多旋翼飞行器是一种结构非常新颖、操控性能稳定简单、可以垂直起降的飞行器。其带负载能力强、飞行范围广、留空续航时间长等特点，具有很高的军事研究价值和民用价值，