基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统设计
2021年电子技术应用第5期
任剑秋，钟小勇，张小红
江西理工大学 理学院，江西 赣州341000
摘要： 针对四旋翼无人机姿态传感器易受干扰，导致姿态输出误差大的问题，设计了一种基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统。系统使用MPU6050等传感器实时采集四旋翼姿态数据，通过四元数互补滤波算法进行姿态解算，利用串级PID控制，以PWM方式驱动电机。在设计控制系统的软硬件基础上，完成了四旋翼的实物制作与飞行测试。结果表明：该系统能够灵活地控制四旋翼无人机的姿态，实现四旋翼无人机稳定飞行。
中圖分類(lèi)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(xiàn)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(wú)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(guān)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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