四旋翼飛行器控制系統硬件電路設計

摘要：本文基于四旋翼飛行器的工作原理和性能特點，設計了飛行器控制系統的硬件電路。系統包含微控制器模塊、姿態測量模塊、無線通訊模塊、遙控器模塊、電機驅動模塊。系統能夠為傳感器參數測量、控制算法實現、無線通信等提供硬件平臺，功耗低、可靠性高。實驗結果表明，本系統能夠穩定、可靠運行。本文網絡版地址：http：∥www.eepw.com.cn/article/283524.htm

關鍵詞：四旋翼飛行器；STM32；無線通信；電機驅動

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.11.012

引言

四旋翼飛行器是一種具有6個自由度和4個控制輸入的可垂直起降、懸停、前飛、側飛和倒飛的無人駕駛飛行器，4只旋翼可相互抵消反扭力矩，不需要專門的反扭矩槳。被廣泛應用于無人偵察、森林防火、災情監測、城市巡邏等領域。飛行控制系統是四旋翼飛行器的核心部分，其性能的好壞決定了整個系統的性能。近年來，微小型四旋翼無人機的自主飛行控制得到了研究人員的廣泛關注。隨著計算機技術和電子技術的發展，國內的小型飛行器研究開發工作逐漸升溫，許多公司形成了產業。例如大疆公司將四軸飛行器等多軸飛行器實現了商業化應用。國內研究的重點主要為三個方面：姿態控制、傳感器技術發展以及新材料的應用、電池領域技術的研究。典型代表有哈工大、北京航空航天大學、南京航空航天大學、國防科技大學等。在控制算法上，先進PID控制得到廣泛應用。

本文以ARM Cortex-M3架構的STM32C8T6作為飛行器控制處理器，以MPU-6050作為飛行器的姿態傳感器，以低功耗2.4GHz的nRF24L01作為無線傳輸器件，以HC-RS04超聲波作為障礙物報警傳感器設計系統硬件電路。……