基于STM32的小型无人机飞行控制系统设计

更新时间：2020-02-22 09:17:02 大小：7M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：stm32 无人机飞行控制系统 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

近些年来，小型无人机因结构简单、费效比高、维护方便、起降灵活、机动性能好等特点而被广泛应用，该领域的研究一直呈现高涨势头。而无人机的“大脑”是飞行控制系统，负责执行飞行过程中的导航、控制、通信等任务。随着微处理器和微传感器工艺和架构的不断发展进步，芯片的数据处理能力和采集精度也大大提高。这使开发数字式、高性能、低功耗、可扩展的小型无人机飞控成为可能。

近年来随着耕地面积的减少，急需要新技术与新设备提升土地的利用效率实现增产增收。小型无人机在农业领域上可以改变传统的作业模式，实现精准农业提高作业效率。在农业上无人机广泛应用于农田灌溉、农药喷洒、农情监测、病虫害监测、作物养分分析、作物长势监测等方面，可以帮助农业生产人员及时、准确地获取作物生长信息，可为减灾降灾和应急指挥提供科学依据，现已取得了较为理想的应用效果，具有广阔的应用前景。这些新技术的应用都需要精度高、稳定性好、功耗低的无人机飞控平台的支持。本文基于新型STM32F4系列为核心设计了小型无人机飞控系统的总体方案，围绕硬件、软件以及仿真测试进行方案设计。

飞行控制系统是一个复杂的多状态量、多控制量的非线性动态耦合系统。飞控不仅需要采集传感器数据、解算姿态和位置信息、发送和接收操作指令，同时也要保证系统的实时性，精确性以及稳定性。本文针对飞控系统的小型化、数字式、低功耗等问题展开研究。完成飞控系统的总体设计方案、芯片选型与硬件电路设计、软件设计与编码以及六自由度模型仿真，最后在完成以上工作的基础上开展搭载实验。

本文根据工程实际需求提出方案设计，在硬件设计上采用低成本、数字式、低功耗的传感器降低开发成本。使用数字式的陀螺仪、加速度计以及磁强计作为姿态测量传感器;高精度GPS模块确定位置信息;采用数传电台以及PWM数字舵机负责无人机指令信息的发送和执行;软件设计上，采用软件工程思想对无人机展开任务划分，其中包含系统与参数初始化、数据采集、导航解算、控制律与控制回路设计、通信系统设计。其次通过对无人机的受力分析，建立无人机线运动方程和角运动方程。控制上采用经典PID算法，展开横向控制回路、纵向控制回路的控制律设计。最后，针对建立的无人机六自由度模型展开无人机仿真实验，验证无人机的导航解算以及控制律和控...