基于APM飛控的飛行器設(shè)計(jì)與調(diào)試

1.24萬(wàn)字
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摘要 四軸飛行器是微型無(wú)人飛行器的一種，裝有4個(gè)螺旋槳且螺旋槳呈十字形交叉，分為前后和左右兩組(即對(duì)角線上為一組)。兩組螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向相反，可以抵消反扭力矩。螺旋槳具有固定漿距，飛行過(guò)程中只需改變四個(gè)軸的轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。它是集航空設(shè)計(jì)與制造、微機(jī)電系統(tǒng)、高性能數(shù)字計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體的多學(xué)科交叉的綜合性系統(tǒng)。他具有體積小、重量輕、成本低、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，快速靈活等特點(diǎn)，因此有著廣泛的應(yīng)用前景。他[它]主要由高性能微處理器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊及傳感器模塊組成。ArduCopter項(xiàng)目是基于APM(ArduPilotMega)自動(dòng)駕駛平臺(tái)的世界領(lǐng)先的開源飛行器系統(tǒng)，硬件基于Arduino開源電子原型平臺(tái)，他[]是一個(gè)完整的無(wú)人飛行器解決方案。本文介紹了APM2.5上的各個(gè)硬件，簡(jiǎn)單描述了各個(gè)硬件的作用。在搭建好ArduCopter四軸飛行器后，完成調(diào)試與測(cè)試飛行的研究工作，并對(duì)ArduCopter軟件系統(tǒng)工作原理進(jìn)行了的研究。

關(guān)鍵詞：四軸飛行器 APM PID控制器 ArduCopter

Abstract QuadCcpter is an unmanned MAV(Micro Air Vehicle), with four propellers which are cross-shaped, Divided into two pairs of longitudinal and horizontally (as a group in a diagonal). Two propellers rotating in opposite directions , can counteract the anti- torque .The blade pitchIt of propellers is fixed, changing the rotational speed of the four propellers simply to do complex movement during the flight. It is an integrated system of a set of aviation design and manufacturing, MEMS, high-performance etc. of the integration of subjective. Because it has some features of small, light weight, low cost, highly mobility, and are fast and flexible. There is a broad prospect of application for the Quadcopters. He is mainly composed of high-performance microprocessor, motor drive module and sensor module. ArduCopter.is the leading open source multicopter UAV system based on APM (ArduPilotMega) autopilot and hardware are based on electronic platform of Arduino. It is complete UAV solution. This paper tintroduce hardwares of APM2.5 and functions of modules of APM2.5. After built up an ArduCopter we have a study of debug and flight test and do some research on ArduCopter software system.
Key words: Quadcopter APM(ArduPilotMega) PID controller ArduCopter


目 錄
第一章 緒 論 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 本課題研究意義 1
1.1.2 四軸飛行器發(fā)展歷史 1
1.1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2 四軸飛行器基本原理 5
1.3 本課題研究?jī)?nèi)容 6
1.4 本文內(nèi)容安排 6
第二章 四軸飛行器系統(tǒng)原理 7
2.1 四軸飛行原理介紹 7
2.2 硬件架構(gòu) 8
2.3 控制方法及算法 9
2.3.1 飛行器姿態(tài)解算方法 9
2.3.2 PID控制 9
第三章 基于APM飛控的四軸飛行器系統(tǒng) 11
3.1 四軸飛行器硬件 11
3.2 APM飛控板介紹 15
3.3 軟件介紹 17
3.3.1 ArduCopter四軸飛行器系統(tǒng) 17
3.3.2 地面控制站(Ground Control Station) 17
第四章 ArduCopter軟件系統(tǒng)研究 19
4.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu) 19
4.1.1 軟件架構(gòu) 19
4.1.2 ArduCopter軟件系統(tǒng)組成 19
4.2 APM四軸飛行器工作原理分析 20
4.2.1 APM四軸飛行器控制原理 20
4.2.2 APM硬件系統(tǒng)配置初始化 21
4.3 主程序分析 23
4.3.1 飛行主程序 23
4.3.2 主循環(huán)fast_loop() 23
4.3.3 控制級(jí)PID算法 24
第五章 飛行器參數(shù)整定與試飛 26
5.1 ArduCopter配置 26
5.2 ArduCopter調(diào)試與試飛 26
第六章 總結(jié)與展望 29
致謝 30
參考文獻(xiàn) 31
附 錄 33