基于STM32的多傳感器四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第5期
任劍秋，鐘小勇，張小紅
江西理工大學(xué) 理學(xué)院，江西 贛州341000
摘要： 針對(duì)四旋翼無人機(jī)姿態(tài)傳感器易受干擾，導(dǎo)致姿態(tài)輸出誤差大的問題，設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)采集四旋翼姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過四元數(shù)互補(bǔ)濾波算法進(jìn)行姿態(tài)解算，利用串級(jí)PID控制，以PWM方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟硬件基礎(chǔ)上，完成了四旋翼的實(shí)物制作與飛行測(cè)試。結(jié)果表明：該系統(tǒng)能夠靈活地控制四旋翼無人機(jī)的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)穩(wěn)定飛行。
中圖分類號(hào)： TP273
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)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(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)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(qiáng)耦合的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)[1]，控制系統(tǒng)復(fù)雜，但其結(jié)構(gòu)緊湊、靈活性和機(jī)動(dòng)性好[2]，在軍事和民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)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(jī)的控制精度和飛行效果[3]。四旋翼機(jī)載姿態(tài)傳感器受到環(huán)境如固有的振動(dòng)、噪聲、磁場(chǎng)等客觀因素影響以及傳感器自身工藝的限制，可能導(dǎo)致傳感器測(cè)量的姿態(tài)信息與實(shí)際姿態(tài)有較大偏差[4-5]，要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定飛行，并非易事。為此，本文結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)的思想，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合，設(shè)計(jì)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(xué) 理學(xué)院，江西 贛州341000)
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