四旋翼飞行器物理数学模型及微控制系统设计

摘要：

针对四旋翼飞行器运动复杂控制难的问题,建立了四旋翼物理数学模型.分析了当前几种姿态解算方案的不足,选用四元数姿态解算方案,消除了运算中的转动不可交换性误差.根据下一时刻角度数据的可预测性,设计了卡尔曼滤波器以滤去电机高速运转带来的机体高频震荡、环境电磁干扰及温漂带来的干扰噪声信号.设计了微控制系统电路,构建了串级PID调节器,使系统恢复到平衡位置的角速度与角度成正比,解决了大角度误差带来的震荡及小角度误差带来的力度不足问题.室外飞行实验结果表明,飞行器可以实现稳定悬停、前进、后退、偏航等一系列运动,解决了飞行器稳定性差、控制难的问题.

关键词：四旋翼飞行器、物理数学模型、四元数、串级PID调节、卡尔曼滤波

所属期刊栏目：45

分类号：TN713;TP273+.1;V212.4(基本电子电路)

在线出版日期：2019-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：74-77,82