基于ARM內核單片機的四旋翼直升機飛行控制系統(tǒng)設計

作者：時間：2013-08-22 來源：網(wǎng)絡

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3 飛控系統(tǒng)軟件設計
3．1 地面站軟件設計
為方便監(jiān)測四旋翼飛行狀態(tài)，利用CVI軟件設計開發(fā)了地面PC機慣導數(shù)據(jù)采集界面，如圖6所示。地面PC機通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊實時接收四旋翼飛行數(shù)據(jù)，通過該界面顯示四旋翼三軸姿態(tài)角，加速度，角速率，經(jīng)緯度及GPS速度等信息，并實時繪制出三軸姿態(tài)角曲線。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/192757.htm

3．2 控制律軟件設計
由于PID控制算法成熟穩(wěn)定，易于實現(xiàn)，因此本方案飛行控制器的設計采用PID算法。由于飛控系統(tǒng)為數(shù)字系統(tǒng)，因此采取數(shù)字PID算法。數(shù)字PID算法如式(2)所示。程序的實現(xiàn)在此就不贅述。

式中T表示控制器的控制周期，ek表示四旋翼飛控指令與反饋信號的差值，uk表示PID的輸出信號，k表示控制節(jié)拍序號，Kp、Ki、Kd分別表示PID控制器的比例、積分、微分項系數(shù)。采用上述算法分別設計飛行器的滾轉、俯仰、偏航、定高以及GPS定點的PID控制器。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)與飛行試驗
依據(jù)上述的各個部分完成了飛行器硬件平臺的搭建和控制算法程序的編寫和調試，并反復進行了試飛調參，最終達到了比較理想的效果，實現(xiàn)了飛行器的全自主GPS定點定高定航向懸停，并且在外界強干擾的情況下能夠很好地穩(wěn)定姿態(tài)。飛行器全自主GPS定點定高定航向懸停飛行如圖7所示。

5 結論
文中所設計的四旋翼飛行控制軟硬件系統(tǒng)對四旋翼飛行器的飛行控制取得了比較好的效果，通過試飛實驗表明，在本飛控系統(tǒng)的控制下，四旋翼具有較好的穩(wěn)定性，基本達到了設計目標。同時本設計充分利用了STM32單片機豐富的片內資源，程序均采用模塊化設計，稍作修改即可很容易地移植到其他飛行器上，具有較好的可移植性，縮短了系統(tǒng)軟硬件的開發(fā)周期，為下一步搭載實驗各類任務設備奠定了基礎。