基于STM32的多傳感器四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)設計
2021年電子技術應用第5期
任劍秋，鐘小勇，張小紅
江西理工大學 理學院，江西 贛州341000
摘要： 針對四旋翼無人機姿態(tài)傳感器易受干擾，導致姿態(tài)輸出誤差大的問題，設計了一種基于STM32的多傳感器四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)使用MPU6050等傳感器實時采集四旋翼姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過四元數(shù)互補濾波算法進行姿態(tài)解算，利用串級PID控制，以PWM方式驅動電機。在設計控制系統(tǒng)的軟硬件基礎上，完成了四旋翼的實物制作與飛行測試。結果表明：該系統(tǒng)能夠靈活地控制四旋翼無人機的姿態(tài)，實現(xiàn)四旋翼無人機穩(wěn)定飛行。
中圖分類號： TP273
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201024
中文引用格式： 任劍秋，鐘小勇，張小紅. 基于STM32的多傳感器四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)設計[J].電子技術應用，2021，47(5)：97-101，107.
英文引用格式： Ren Jianqiu，Zhong Xiaoyong，Zhang Xiaohong. Design of multi-sensor quadrotor attitude control system based on STM32[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(5)：97-101，107.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201024
中文引用格式： 任劍秋，鐘小勇，張小紅. 基于STM32的多傳感器四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)設計[J].電子技術應用，2021，47(5)：97-101，107.
英文引用格式： Ren Jianqiu，Zhong Xiaoyong，Zhang Xiaohong. Design of multi-sensor quadrotor attitude control system based on STM32[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(5)：97-101，107.
Design of multi-sensor quadrotor attitude control system based on STM32
Ren Jianqiu，Zhong Xiaoyong，Zhang Xiaohong
School of Science，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China
Abstract： Aiming at the problem that the attitude sensor of the quadrotor was susceptible to interference, resulting in large attitude output errors, a multi-sensor quadrotor attitude control system based on STM32 was designed. The system used sensors such as MPU6050 to collect the attitude data of the quadrotor in real time, calculated the attitude through the quaternion complementary filtering algorithm, and used the cascade PID control to drive the motors in PWM mode. Based on the design of the software and hardware of the system, the physical production and flight test of the quadrotor were completed. The results show that the system can flexibly control the attitude of the quadrotor UAV and realize the stable flight of the quadrotor UAV.
Key words : quadrotor UAV；attitude control；STM32；sensor；complementary filtering
0 引言
四旋翼是一種典型的多輸入輸出、非線性、強耦合的欠驅動系統(tǒng)[1]，控制系統(tǒng)復雜，但其結構緊湊、靈活性和機動性好[2]，在軍事和民用領域都有廣泛的應用前景。在四旋翼控制系統(tǒng)中，飛行的姿態(tài)控制尤為重要，直接影響無人機的控制精度和飛行效果[3]。四旋翼機載姿態(tài)傳感器受到環(huán)境如固有的振動、噪聲、磁場等客觀因素影響以及傳感器自身工藝的限制，可能導致傳感器測量的姿態(tài)信息與實際姿態(tài)有較大偏差[4-5]，要實現(xiàn)穩(wěn)定飛行，并非易事。為此，本文結合模塊化設計的思想，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合，設計一種基于STM32的多傳感器四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)。
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作者信息:
任劍秋，鐘小勇，張小紅
(江西理工大學 理學院，江西 贛州341000)
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