1、而飞行器控制中的电子元器件均有特定的工作电压范围。例如运算放大器的工作电压为微处理器适宜的工作电压为。所以需要针对设计为飞行器设计合理的供电电源电路。图，图分别为转，转电路图。图中的电路采用了低压差稳压芯片进行电压转换。低压差稳压芯片，输出电压为固定电压，输出电流为。最小输入电压低于最大输入电压小于。图中的电路采用了正向低压差稳压芯片实现转。芯片，输出固定电压，具有的精度，内部有集成过热保护和限流电路。图转电路图转电路主控制模块电路微处理器控制方法研究吉林大学，程学功四轴飞行器的设计与研究杭州电子科技大学，黄溪流种四旋翼无人直升机飞行控制器的设计南京理工大学，袁向涛微型四旋翼非线性控制方法的研究东北大学，丛梦苑基于线性二次调节器的四旋翼飞行。
2、控制工程北京化学工业出版社，唐懋，基于兼容的单片机的四旋翼飞行器设计厦门大学，江斌小型四旋翼低空无人飞行器综合设计浙江大学，魏丽文四旋翼飞行器控制系统设计哈尔滨工业大学，段世华四旋翼飞行器控制系统的设计和实现电子科技大学，致谢致谢大学四年第次运用自己的专业知识做个这么大的模块。刚刚拿到课题时特别的迷茫，不知四轴飞行器为何物，只是简单的认为自己要做的只不过是用波控制四个电机的转速。看了几篇论文，明白了四轴飞行器的大致工作原理，四轴飞行器数学建模那复杂的公式困惑了我好阵。因为基础知识薄弱，重新找出了大学物理，线性代数等书籍同时阅读大量的关于四轴飞行器建模的论文，推算出四轴飞行器的姿态角与其受力的数学模型。对于软硬件设计方面，程序的编写对我来说是。
3、下，四个电机以相同的转速同时由低到高加速时，螺旋桨产生的升力也会随之增大，当升力大到足以克服四轴飞行器所受的重力时，四轴飞行器便会离地垂直起飞反之，则四轴逐渐下降，平稳落地。当升力恰恰等于重力时，四轴飞行器就可以在空中停悬。如图，电机转速保持不变，改变电机和的转速，使它们的转速不相等且保持螺旋桨和对机体形成的总的反力矩不变。这时若电机的转速增大，电机的转速减小，则螺旋桨的升力增加，旋翼的升力下降，这样会产生不平衡力矩使机体绕轴旋转，同理若电机的转速下降，电机的转速增加，机体绕轴的另方向旋转，实现四轴飞行器的横滚姿态控制。与图同理，改变电机和的转速，可以使四轴飞行器的机体绕轴正向或反向旋转，实现四轴的俯仰姿态控制。如图，当电机，的转速增加而电。
4、器控制系统的设计与研究哈尔滨工程大学，李波，李振，张晓东无人机飞行控制方法研究现状与发展飞行力学冯琦，周德云军用无人机发展趋势电光与控制阳涛直流无刷电机智能控制系统的研究与实现湖南大学，翟侠无位置传感器无刷直流电机智能控制器研究与设计河海大学，余祥云无位置传感器无刷直流电机的直接转矩控制湖南大学，胡琦逸四旋翼飞行器的姿态估计与优化控制研究杭州电子科技大学，骆成洪，刘笑兰大学物理上册北京邮电大学出版社李波，李振，张晓东无人机飞行控制方法研究现状与发展飞行力学王剑基于神经网络控制的无刷直流电机调速系统研究与设计河海大学，彭刚基于的系列嵌入式微控制器应用实践北京电子工业出版社，吴勤勤控制仪表及装置北京化学工业出版社，参考文献王树青，戴连奎，于玲过。
5、以便避免系统进入反复振荡状态，让系统具有自适应跟踪特性。微分时间增大，微分作用越强，对偏差的抑制作用越强。反之，微分作用降低，对偏差的抑制作用减弱。为了增强系统的稳定性，避免出现振荡，我们可以引入微分作用，选择合适的微分时间常数，使系统更稳定。四轴飞行器的调节原理第四章四轴飞行器控制算法设计四轴飞行器实际的飞行姿态与期望的飞行姿态之间存在偏差，通过波调节四个电机的转速，来纠正偏差值，使实际值接近期望值。本课题中我是通过三个欧拉角的闭环控制来实先偏差纠正的。般情况下四轴飞行器飞行或挺悬达到平衡状态时欧拉角为零即俯仰角，横滚角，偏航角，所以偏差期望欧拉角检测欧拉角，即为姿态检测模块检测到的数据经过卡尔曼滤波后输出的欧拉角。下面以俯仰角的控制为例。
6、块之间的通信能够提供预留接口，为无线导航模块姿态检测模块提供预留接口易于开发代码编写简单程序下载方便，是系统的设计和调试更为方便容易体积小稳定性高也是芯片选型需要考虑的因素。综合以上要求，本设计采用的是意法半导体公司的单片机作为飞行器的微处理器。其最小系统电路如图，运用的是商业化的核心板进行电路设计。是基于内核开发的位单片机，使用的是高性能的位内核，工作频率为，内含高速存储器最高可达到字节和字节的，有丰富的增强型端口和连接到两条高性能外设总线，的外设。包含个位的个高级定时器个通用位定时器有波输出功能，还包含标准和先进的通信接口个两个同步串行接口兆位每秒个异步串行接口兆位每秒个全速接口接口，翻转速度可达。主控制模块电路图如图，同时我还预留了扩。
7、。这种整定方法是在闭环的情况下进行。首先将四轴飞行器的个轴固定在平衡木上，启动该轴两侧的电机，对这俩个电机进行参数整定，同理对在对另外俩个电机进行整定。我们切除掉控制器的积分作用和微分作用，将比例增益由小到大变化，比例增益的初始值设为。对于每个值作小幅度的设定值阶跃变化，观察四轴飞行器的回正响应，直到飞行器产生等幅振荡。这时可以获得临界振荡周期和临界比例增益，然后按照下表的经验算得求得控制器的最佳参数值。表参数整定经验公式控制规律第五章四轴飞行器电机控制模块软硬件设计第五章四轴飞行器电机控制模块软硬件设计四轴飞行器原理介绍四轴飞行器也叫四旋翼飞行器，其结构简图如下，它由主控板电机，电调无线通信模块上位机超声波检测模块和扩展接口组成。四个电机。
8、各种问题，给我指明学习方向，给我提供各种学习资料和硬件资源。除此之外还要谢谢我们专业的授课老师们，是你们严谨的治学态度渊博的知识传授给了我扎实的专业知识和高效学习方法。在此向我的导师致上最衷心的感谢和深深的敬意,是主控模块的核心部分，直接影响系统的性能，作为四轴飞行器的微处理器，要满足下要求第五章四轴飞行器电机控制模块软硬件设计芯片具有低功耗的特点，因为四轴飞行器在整个飞行过程中只采用块锂电池供电，为了使飞行器飞行达到预计的飞行时间，只有低功耗的芯片才能满足要求。运算速度快，处理数据能量强，具有足够的存储空间，因为四轴飞行器在飞行状态下需要大量的数据运算，实时的姿态数据的采集及高速的数据通信。芯片要具有丰富的外设接口，如口中断源等，以不同模。
9、进行说明。俯仰角的控制框图为图控制原理框图设时刻的俯仰角为，其中为平衡时的个固定的占空比，会随着油门的增大而改变，以控制总体的升力。为的控制量。横滚角，偏航角以同上的方法进行控制。四轴飞行器参数整定参数整定有多种方法，比如经验法临界比例度法衰减振荡法响应曲线法等等。经验法是根据被控变量的性质确定合适的参数范围，而我们四轴飞行器控制系统需要更为精确的调节，所以经验法无法满足要求这里我们先采用临界比例度法确定个大概的参数，再在实际的飞行中进行微调。临界比例度法比较容易实现，并且在大多数的控制回路中都能得到良好的控制器波电机姿态检测模块期望欧拉角检测欧拉角偏差第四章四轴飞行器控制算法设计控制品。
10、机，的转速减小时，对桨，对机体的反扭矩大于对桨，对机体的反扭矩，此时四轴飞行器绕轴旋转，转向与对桨，的转向相同。同理，降低电机，的转速，增加电机，的转速，四轴绕轴旋转，转向与对桨，转向相同，实现四轴偏航运动控制。硬件设计部分由于四轴飞行器硬件设计比较复杂，所以对于系统的设计将采用模块化的思想，首先分别设计各个子模块的硬件电路，再将子模块融合到起，以此来提高系统的兼容性，方便后期的调试工作。模块的硬件设计共分为个部分，电源模垂直位置控制偏航运动控制俯仰姿态控制横滚姿态控制第五章四轴飞行器电机控制模块软硬件设计块，主控制模块，驱动模块，无线通讯模块，检测模块。电源模块电路的设计由于本课题中实验中使用的是大容量的锂电池供电，锂电池只能提供的电压。。
11、前后左右对称分布，每个电机上都有个螺旋桨。中间的主控板接受来自上位机的控制信号后，通过控制四个电调来控制电机的转速，从而改变飞行器的升力和推理大小，以达到控制要求。为了平衡螺旋桨旋转对机身产生反扭矩作用，若相对方向上的组螺旋桨为对桨，则两组对桨的旋转方向相反。如图前后马达顺时针方向旋转则需要安装反桨，左右马达逆时针旋转则需要安装正桨。机械结构上要尽量使四轴飞行器质量分布均匀，四个电机位于同水平线上。图四轴飞行器结构简图四轴飞行器是个具有个自由度但只有四个控制量的欠驱动系统。六个自由度即沿着三个坐标轴的平动和转动，可以通过控制四个电机的转速来实现。第五章四轴飞行器电机控制模块软硬件设计图四轴飞行器姿态控制示意图如图在不受外力且质量分布均匀的情。
12、个很大的关卡。由于毕设前期，自己的惰性太大，导致进度过慢，后期时间不足，对的学习不到位，程序编写困难，软件调试未能成功。虽然实物未能成功调试，但是做的过程中我还是学到了很多新的知识，比如数学建模，四轴飞行器的工作原理，无线通讯等等。在整个做毕设的过程中，我不仅学到了新的知识，更认识到了自己的不足，意识到了要想学好该专业并在该专业有所发展，必须要提高自己的创新及动手能力，同时要有这不怕困难，坚持不懈的精神。在今后研究生的学习生涯和以后的工作中，我要不断的充实自己，要有着脚踏实地，认真严谨的学习态度，还要提高自己的自律能力。在这次毕设中要特别的感谢我的指导老师张宇老师和实验室的学长王志鹏学长。感谢导师的细心指导鼓励和监督谢谢学长不厌其烦的回答我。
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四轴飞行器电机控制模块设计-控制与仪器学士毕业论文（最终版）