基于单片机的四轴飞行器设计及仿真.doc

四轴飞行器具备飞行器的所有优点,又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点,具有广阔的应用前景。可应用于军事上的地面战场侦查和监视,获取不易获取的情报。能执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务,可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。工业上可以用在安全巡捡,大型化工现场等人工不容易达到的空间作业。因此,四轴飞行器的研究意义重大。
本文主要讨论四轴飞行器的设计实现、建模分析与控制器设计。首先从历史的角度介绍小型四轴飞行器的发展现状,引入现代四轴飞行器的研究,以及运用现代控制理论进行的研究方法和取得的结果。其次是给出本次毕业设计的四轴飞行器样机模型与飞行控制器电路设计。
文中着重从机械结构与飞行控制器硬件电路设计方面论述四轴飞行器的设计。文中详细分析了机械结构设计中的元器件选型,实现了一个切实可用,能满足应用研究的四轴飞行器模型。之后分析四轴飞行器的飞行控制原理,在此基础上进行动力学分析,建立四轴飞行器的动力学模型。通过软件设计实现飞行控制器方案,并通过protues软件践行模拟仿真以讨论其可行性。
关键词:四轴飞行器;单片机;飞行控制器;无人机
ABSTRACT
The
Keywords: Four aircraft; SCM; Flight controller; UAV
目录
绪论………………………………………………………………………………………1
国内外研究现状…………………………………………………………………….1
本文研究目的及意义……………………………………………………………….2
本文的主要内容…………………………………………………………………….3
机械结构设计……………………………………………………………………………4
元器件的选择……………………………………………………………………….4
四轴飞行器基本工作原理…………………………………………………..4
旋翼和机架的确定…………………………………………………………..5
其他小部件的选择…………………………………………………………..5
电机………………………………………………………………………………….6
总体结构…………………………………………………………………………….7
硬件设计…………………………………………………………………………………10
概述………………………………………………………………………………….11
硬件电路的设计与选型…………………………………………………………….11
飞行控制系统结构…………………………………………………………..11
单片机选型及介绍…………………………………………………………..12
电机驱动电路………………………………………………………………..14
无线通讯与遥控……………………………………………………………..17
电源电路设计………………………………………………………………..18
硬件部分整体电路图……………………………………………………………….19
软件设计及调试分析……………………………………………………………………20
PWM调速原理分析………………………………………………………………..20
调速部分设计及分析……………………………………………………………….22
红外遥控系统的程序设计………………………………………………………….26
红外发射部分………………………………………………………………..26
红外接收部分………………………………………………………………..28
键盘设计……………………………………………………………………..31
5. 调试分析………………………………………………………………………………...33
Protues简介……………………………………………………………………..33
…………………………………………………………………...37
结束语……………………………………………………………………………………….38
致谢…………………………………………………………………………………….....39
参考文献…………………………………………………………………………………….40
附录A:外文原文………………………………………………………………………….41
附录B:中文翻译………………………………………………………………………….51
附录C:程序源代码……………………………………………………………………….55
1 绪论
国内外研究现状
四轴飞行器是无人飞