四旋翼無人機(jī)飛行姿態(tài)解算算法的研究.pdf

1、四軸無人機(jī)是一種直起直落的可控飛行系統(tǒng)，通過對四軸無人飛行器的四槳轉(zhuǎn)速控制，可以使其在空中實現(xiàn)可懸停的、全方位的穩(wěn)定運(yùn)行。這種可懸停的能力給四旋翼帶來更多的能力包括搜救和空中監(jiān)視作業(yè)。四個對稱均勻分布在具有四個端點(diǎn)交叉結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)子作為四軸無人機(jī)的輸入，同時有六個狀態(tài)輸出。對四個轉(zhuǎn)子的控制即可改變四軸無人機(jī)的姿態(tài)。
　　通過對四軸無人機(jī)的物理結(jié)構(gòu)和飛行器動理論的研究，結(jié)合牛頓力學(xué)和剛體力學(xué)理論對四軸飛行器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，提高系統(tǒng)的可控

2、性和穩(wěn)定性。
　　在以上理論的基礎(chǔ)上，本設(shè)計中使用意法半導(dǎo)體(ST)的單片機(jī)STM32F103RBT6，通過驅(qū)動陀螺儀、地磁傳感器、加速度計，將數(shù)據(jù)濾波后送入四元數(shù)轉(zhuǎn)換器中運(yùn)算，得到四旋翼內(nèi)環(huán)姿態(tài)，即偏航角、俯仰角、滾轉(zhuǎn)角。通過讀取氣壓計、GPS數(shù)據(jù)，可以確定四旋翼的地域坐標(biāo)。
　　通過對四軸無人機(jī)的姿態(tài)解算和PID控制，可以保證其飛行的穩(wěn)定性和可靠性;通過對四軸無人機(jī)的軌跡進(jìn)行規(guī)劃，可以使其實現(xiàn)自主飛行。
　　四軸無