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STM32系列处理器作为主控的核心,其在开发应用和处理器功能上有着绝对的优势。)姿态传感器模块四轴飞行器属于多旋翼飞行器,各个桨翼之间的旋转过程中总存在着相互干扰,这就导致在飞行过程中,飞行的稳定性较差;另外在飞行器的电机、桨叶及机身等方面要求也较高,它要求各个旋翼的电机特性一致、各个桨叶的桨距及安装角度相同、机身对称等等。然而实际中这些条件很难满足,而且往往相差较大;因此飞行器稳定性差,且难以控制,在设计控制系统时着重需要考虑飞行器的稳定性设计。这样姿态测量在飞行器系统中就显得尤为必要,设计相应的传感器对飞行器的运动姿态进行测量,有助于反馈当前姿态,确保飞行稳定。设计中选用加速度和角速度两种传感器来进行姿态测量,用加速度的测量数据来互补角速度传感器测量的不足;设计中采用InvenSense公司生产的整合性6轴运动处理组件MPU-6050MPU-6050为全球首例整合性组件,相比较多组件方案,有如下特点:(a)免除了组合陀螺仪与加速计时存在的轴差问题,减少了大量的包装空间。(b)MPU-6050整合了3轴角速度和2轴加速度传感器,并含可用第二个IIC端口连接其他厂牌的磁力传感器或其他传感器的数位运动处理(DMP)硬件加速引擎,由主IIC接口以单一数据流的形式向应用提供输出完整的9轴融合演算技术。(1)电机控制模块电机按结构和工作原理可分为有刷电机和无刷电机。设计中选择简单的有刷电机,相比较无刷电机,不需要复杂的电子调速模块,直接微处理器的IO驱动MOS管就可以驱动;同时专门的电调模块成:..微控制器对电机进行控制时,由于电机功率较大,设计时采取PWM进行调速,即控制电机电路的通断。电路中需要采用较大功率的MOS管来进行驱动;在一个周期中,当处理器输出高电平至MOS管栅极时,MOS管导通,电机工作;相反的,当栅极电压变为低电平,MOS管截止,电机两端电压0停止工作。这样重复的开关动作,调整有效电平的时间即可达到控制电机转速的效果。MOS可分为P沟道和N沟道类型,其构造原理图如图对于P沟道的MOS管,当栅极和源极间(GS端)电压小于一定值的时候管子才会导通(一般为-3V~-20V),即需要提供负电压才能打开MOS管,,若采用P沟道MOS管将使得驱动电路变得较为复杂;所以设计中采用N沟道MOS管来驱动电机,使用时当栅极和源极间(GS端)电压大于一定值时将导通MOS管(一般为3v-20v)设计中采用N沟通MOS管IRLML2502[43],其具备如下特性:1)超低导通电阻;2)快速的开关切换功能;3)较小的SOT-23封装,,占据较小体积;4)漏极与源极间(DS端)可承受最大20V电压,。综上所述该芯片适合本设计应用。程序设计流程图:..4ms定时等待否是否到达定时是读取传感器数据伺服舵机PID姿态角解算计算电机PID计算输出舵机PWM捕获接收机遥控指令与信号平衡融合输出电机PWM:..对四轴飞行器系统做了初步的研究爱和设计工作。能够通过摄像头定位系统中的信息控制四轴飞行器的起飞,降落,移动等动作。(四)结论与应用四轴飞行器系统一方面包括对四轴本身的垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动等6种基本运动状态的研究。另一方面是建立一个以摄像头为传感器的定位系统,利用摄像头采集图像,然后将图像信息利用无线传输模块传输到PC上,PC对图像进行处理。这样,系统不仅可以实现对四轴的实时定位,还可以实现利用系统内某物体的运动来控制系统外某物体的运动。最后设计两种工作模式,一种工作模式是用遥控控制四轴运动,另一种工作模式是用定位系统中的物体控制摄像头运动。(五)未来展望由于四轴飞行器相对于别的旋翼式飞行器来说能够共享电池、控制电路板等,结构更紧凑,能够产生更大的升力,而且可以通过反扭矩作用使飞行器扭矩平衡,而不需要专门的反扭矩桨等,因此四轴飞行器具有结构紧凑,能源利用率高等优点,具有较大的研究价值。从目前国内外对飞行器的研究情况及科技发展动态来看,其发展的主要趋势有:飞行器的微型化,减小飞行器的体积和重量,较小能源消耗,提高其飞行时间和灵活度。?飞行器的智能化,提高飞行器的飞行稳定性及自适应能力,使其能够方便自如的自行更多更复杂的任务。?新能源的采用,使用太阳能或者其他类型的宇宙能量作为飞行器的攻击能源,减少飞行器重量,增加载重,延长飞行时间。?飞行器的方防生化。?多任务,能够采用飞行器执行各种复杂操作和任务。(六)参考文献