文档介绍：2014年湖南省大学生电子设计竞赛
公开赛说明
2014年6月15日
2014年湖南省大学生电子设计竞赛公开赛说明
设置公开赛的目的意义
本次公开赛要重点解决的问题
本次公开赛的题目
本次公开赛要注意的事宜
时间/参赛队/地点安排

针对国赛中存在的共性问题
2013年国赛中,我省存在的共性问题是"四旋翼飞行器"题测试成绩严重偏低(我省测试成绩只有30分,而上海山东江苏等省测试成绩达到满分),反映我省对三维控制缺乏研究与训练.
探索解决的方法
四旋翼飞行器的控制存在许多没有引起重视的问题,如飞行姿态控制问题,四旋翼配合控制问题,稳定性问题,抗扰动问题等.
引导学校培养方向
针对存在的问题,有重点地引导各学校加强培训,为明年国赛作准备.

探索解决稳定性问题,以保证飞行器能够平稳飞行
四旋翼飞行器是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速,实现升力的变化,从而控制飞行器的姿态和位置。由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化,这样会导致其动力不稳定,所以需要一种能够长期保持稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机,因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力,同时却有六个状态输出,所以它又是一种欠驱动系统。
四旋翼飞行器的结构
四旋翼飞行器沿各方向的运动
四旋翼飞行器在空间共有 6 个自由度(分别沿 3 个坐标轴作平移和旋转动作),这 6 个自由度的控制都可以通过调节不同电机的转速来实现。基本运动状态分别是:(1)垂直运动;(2)俯仰运动;(3)滚转运动;(4)偏航运动;(5)前后运动;(6)侧向运动。电机 1 和电机 3 作逆时针旋转,电机 2 和电机 4 作顺时针旋转,规定沿 x 轴正方向运动称为向前运动,箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高,在下方表示此电机转速下降。
当四个电机转速不完全相同时,不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。
四旋翼飞行器的控制系统分为两个部分:飞行控制系统与无刷直流电机调速系统。飞行控制系统通过 IMU 惯性测量单元(由陀螺传感器与加速度传感器组成)检测飞行姿态.