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摘要：四轴飞行器作为一种新型无人机，在近年来倍受人们的关注。本文设计的四轴飞行器采用 ARM Cortex-M3 内核的 STM32 微控制器作为主控芯片，以陀螺仪与加速度计为一体的 MPU6050 作为姿态解算传感器，以 2.4G无线数据传输做飞行器的控制方式。通过MPU6050传感器测算当前的姿态参数，并与目标姿态作比较，利用 PID 控制算法调整四轴飞行器的电机转速、调整飞行器的飞行姿态，使飞行器能够按照控制指令飞行。37242
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毕业论文关键词：无人机 四轴飞行器 STM32 姿态测算
Designing of the micro-quadrotor aircraft based on STM32
Abstract: As a novel of UAV, the micro-quadrotor aircraft get more and more attentions in recent years. In this paper, the micro-quadrotor aircraft was designed with ARM Cortex-M3 kernel STM32 micro controller as the main control chip, with gyro and acceleration meter as one of this as attitude solution sensor, controlling method is spacecraft to 2.4G wireless data transmission. Through the MPU6050 sensors to solve the current stance, and compare to target posture, using PID algorithm to adjust the four axis motor speed of aircraft, to adjust the aircraft's flight attitude, making the aircraft can fly to control according to our instructions.
Keywords: UAV Four axis aircraft STM32 Attitude solution
目录
1 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2 四轴飞行器研究现状 3
1.3 课题研究内容 5
2 四轴飞行器的飞行原理 6
2.1 四轴飞行器的垂直升降 6
2.2 四轴飞行器的俯仰运动 6
2.3 四轴飞行器的横滚运动 7
2.4 四轴飞行器的偏航运动 8
3 四轴飞行器硬件系统设计 9
3.1 主控模块 9
3.2 传感器模块 10
3.3 电机驱动模块 11
3.4 无线通信模块 12
3.5 系统电源模块 12
4 四轴飞行器软件设计 13
4.1 开发工具 13
4.2 程序总体结构设计 14
4.3 传感器数据采集 15
4.4 姿态结算 17
4.5 PID控制器设计 18
5 系统调试与试飞 20
5.1 系统调试 20
5.1.1 系统硬件调试 20
5.1.2 系统软件调试 20
5.2 四轴飞行器试飞 22
6 总结 23
7 展望 23
1 绪论
1.1课题研究背景
无人机，因其体形较小、飞行时不会有人员伤亡的情况发生，并且飞行环境要求很低，空中生存能力极强，能够节省大量的人力资源和物力资源等优势，使无人机在商业领域和军事领域都备受青睐[1]。
在20世纪20年代，无人机只是作为军事训练中所使用的靶机出现在人们的视野中[2]。海湾战争之后，无人机得到了广泛的关注。美国等西方国家充分意识到无人机可能在战争中所发挥的巨大潜力，于是将大量的财力和精力投入到无人机的研制之中。轻型材料的研发，大大减轻无人机的重量，使无人机的载重量增加，同时也大大提高了续航能力；数字调制解调技术的发展以及无线数据传输技术的进步，极大地提高了无人机的远程数据传输能力[3]；
在越南战争、阿以冲突中，都可以看到无人机的身影。目前，无人机已经成为战场上执行空中任务最重要的一部分，利用无人机，可以完成侦察敌方战场、监视敌军动态以及对地攻击等多种军事行动。世界上很多国家对无人机的研发都倾入了巨大的心血。我国一直致力于无人机的研发，如图1.1所示，是我国自主研究和设计的一种大型高空高速无人侦察机 “翔龙号”。