基于stm32的四軸飛行器——開題報告(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上成 都 理 工 大 學學生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目名稱： 題目類型： 題目來源： 學生姓名： 學生學號： 專業(yè)名稱： 導師姓名： 專業(yè)職稱： 指導人數(shù)： 主要研究內(nèi)容、預期成果（鼓勵有創(chuàng)新點）： 研究內(nèi)容：以STM32F103和6軸加速度傳感器MPU6050為核心芯片加之高速馬達及驅(qū)動電路制作一個四軸飛行器。系統(tǒng)首先利用6軸加速度傳感器MPU6050獲取飛行器狀態(tài)信息；然后，處理器對數(shù)據(jù)進行分析匯總運算處理，驅(qū)動四個馬達帶動旋翼高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，使飛行器升空飛行。 預期成果：設(shè)計并制作一個四軸飛行器，實現(xiàn)四軸飛行器穩(wěn)定飛行。 擬采用的研究思路（研究方法、技術(shù)路線、

2、可行性論證）：1. 研究意義四旋翼飛行器是一種體型較小、無人駕駛，能夠在空中實現(xiàn)自主飛行并執(zhí)行一定任務的飛行器。與普通飛機相比，它具有其結(jié)構(gòu)簡單成本低，便于維護和制造等優(yōu)勢。而且在軍事領(lǐng)域可以實施戰(zhàn)場偵查、目標定位、單位跟蹤、電子干擾甚至火力支援等任務,極大地減少人員傷亡; 在民用和科技領(lǐng)域,可以進行重大災害偵查、搜尋與救援工作；也可以安裝多種探測設(shè)備用于火災、蟲災監(jiān)測和地質(zhì)勘探中；還可以攜帶多種科學設(shè)備進行科學實驗。近幾年來，隨著科技的發(fā)展以及與四軸飛行器相關(guān)的元件成本的下降，四旋翼飛行器的小型化和商業(yè)化逐漸成為發(fā)展的重要趨勢，其潛藏的巨大商業(yè)潛能也日益凸顯。所以研究解決四旋翼飛行器，特別是

3、在控制過程中的難題具有重要意義。2. 研究方法和技術(shù)路線（1） 系統(tǒng)組成系統(tǒng)由主控STM32F103處理器主控，6軸加速度傳感器MPU6050，電機驅(qū)動電路，無線通信電路，電源電路，調(diào)試電路等組成。6軸加速度傳感器MPU6050用來實時獲取飛行器狀態(tài)信息；STM32F103處理器數(shù)據(jù)進行分析匯總運算處理，控制驅(qū)動電路驅(qū)動四個馬達帶動旋翼高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，使飛行器升空飛行。（2） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（3） 畢業(yè)設(shè)計的過程第一步，確定設(shè)計方案，需要有方案比較的內(nèi)容；STM32處理器價格便宜，6軸加速度傳感器MPU6050集成度高，所以采用此方案。第二步，關(guān)鍵技術(shù)問題如何解決（這個要重點闡述?。伙w行器狀

4、態(tài)信息的測量：STM32F103驅(qū)動6軸加速度傳感器MPU6050，編寫程序獲得飛行器的狀態(tài)信息。程序設(shè)計采用C語言完成，控制流程包括初始化、發(fā)送轉(zhuǎn)換命令和數(shù)據(jù)采集命令。測量數(shù)據(jù)處理：利用STM32F103的高速運算速度，處理由6軸加速度傳感器MPU6050傳送來的狀態(tài)信息，通過數(shù)據(jù)運算處理，輸出不同的PWM波形驅(qū)動高速馬達帶動旋翼高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，采用數(shù)值運算的軟件程序設(shè)計方法。使四軸飛行器可以實現(xiàn)穩(wěn)定飛行。第三步，后續(xù)改進完善的思路。3. 可行性論證近年來，四旋翼飛行器技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，從提供動力的無刷電機驅(qū)動控制到四旋翼飛行器的平衡控制都有許多優(yōu)良的算法，并且關(guān)鍵元器件的成本也越來越低，

5、為我們研究飛行器提供了客觀條件。 最近一段時間，本人也搜集了一些資料，學習了一些四軸飛行器的硬件電路及控制方法，只要硬件設(shè)計合適，算法可靠，設(shè)計一個可以飛行的四軸飛行器可行。 現(xiàn)有工作基礎(chǔ)（畢業(yè)實習、資料收集情況及空間設(shè)備儀器條件等）：專業(yè)實驗室現(xiàn)有的計算機、單片機開發(fā)板和相關(guān)調(diào)試設(shè)備充足，且運行狀態(tài)良好，便于后期電路的調(diào)試和測試；相關(guān)參考資料已經(jīng)購買或從圖書館借閱；此外，后期器件的采購和PCB電路的加工已經(jīng)連續(xù)了廠家，貨源有保障。 主要參考文獻目錄及文獻綜述： 李堯. 四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計D. 大連：大連理工大學，2013.2 姜強. 四旋翼無人飛行器航模自動駕駛儀設(shè)計與實現(xiàn)D. 成都：

6、電子科技大學，2013.3 喬維維. 四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)研究與仿真D. 太原：中北大學，2012.4 Invensense. ITG-3200 Product SpecificationZ. Sunnyvale: Invensense, 20105 ST. LIS3VDQ Z. Switzerland: ST, 20056 秦勇, 趙杰，王曉寧. 基于橢圓擬合誤差補償算法的數(shù)字磁羅盤D. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所，20097 ST. LIS3LV02DQZ. Switzerland: ST, 20098 zouchangjun.FREERTOS實時內(nèi)核實用指南Z. 出版地不詳，

7、出版者不詳，20099 秦永元. 慣性導航M. 北京: 科學出版社，2006，287-38910 David H. Titterton Jobn L. Weston. 捷連慣性導航技術(shù)M. 北京:國防工業(yè)出版社，2007，12-4011 Jay Esfandyari, Roberto De Nuccio, Gang Xu. MEMS陀螺儀技術(shù)簡介Z. Switzerland: ST, 201112 宋麗君，秦永元. MEMS加速度計的六位置測試法D. 西安：西北工業(yè)大學，200913J. X. Shen, K. J. Tseng. Analyses and compensation of ro

8、tor position detection error in sensor-less PM brushless DC motor drivesJ. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2003, 18(1): 8891.14王廣雄.1992.控制系統(tǒng)設(shè)計M.宇航出版社.15王彤.1995.PC 機在測量和控制中的應用M.哈爾濱工業(yè)大學出版社.16Kiam Heong Ang, Gregory Chong, Student Member, IEEE, and Yun Li, Member, IEEE. PID Control System Analy

9、sis, Design,and TechnologyJ. IEEE Transactions on Energy Conversion,2005,13(4):559574.17E. Altug, J. P. Ostrowski, and R. Mahony. Control of a Quadrotor helicopter using visual feedbackJ. IEEE Trans. on Robotics and Automation. 2002: 72-77 工作計劃：起止日期主要任務工作地點檢查方式2015年 月 日- 月 日資料整理、撰寫論文校內(nèi)現(xiàn)場檢查2015年 月 日- 月 日完成初稿校內(nèi)現(xiàn)場檢查2015年 月 日- 月 日修改、定稿校內(nèi)現(xiàn)場檢查2015年 月 日-