SRTP经验交流 By：刁靖东 2014年10月29日.

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1 SRTP经验交流 By：刁靖东 2014年10月29日

2 基于惯性（北斗）导航的 无人机控制系统 负责人：樊斌 指导老师：曾老师 成员：刁靖东、程顺均、冯肄禹、刘刚

3 课题概述： 四旋翼飞行器特点： 应用： 适应低速飞行、灵活性高 航拍 测绘 运输 控制方式灵活 监视 信息中继 机械结构简单 … 可扩展性强
选题原因 四旋翼优势 四旋翼应用 适应低速飞行、灵活性高 航拍 测绘 运输 控制方式灵活 监视 信息中继 机械结构简单 … 可扩展性强

4 课题概述： 美国斯坦福大学，美国麻省理工大学，日本千叶大学，法国贡比涅技术大学，美国宾夕法尼亚大学，美国奥克兰大学 等
国内外研究现状 国内的国防科技大学，北京航空航天大学，清华大学 等

5 主要研究内容： 控制 检测

6 主要研究内容： 以X型四轴为例： 四旋翼飞行器结构形式和飞行原理分析 四个电机对称分布 相邻电机转向相反 电机扭矩相互平衡

7 主要研究内容： 四旋翼飞行器结构形式和飞行原理分析 飞行器受力分析和动力学建模

8 主要研究内容： 1、四旋翼飞行器视为均匀对称的刚体； 2、惯性坐标系E 的原点和飞行器几何中心以及质心重合；
3、四旋翼飞行器所受阻力和重力不受高度影响，保持恒定； 4、四旋翼飞行器四个电机特性平衡，提供的拉力与电机转速 的平方成正比例。 四旋翼飞行器结构形式和飞行原理分析 飞行器受力分析和动力学建模

9 主要研究内容： 检测 角速率积分 重力矢量方向 地磁矢量方向 漂移被积分作用放大 振动加速度 运动加速度 电磁干扰 加速度计 磁传感器
陀螺仪

10 主要研究内容： 检测 定义欧拉角 欧拉角和四元数描述方法在姿态解算中的应用 定义四元数

11 主要研究内容： 检测 欧拉角和四元数描述方法在姿态解算中的应用

12 主要研究内容： 检测 欧拉角和四元数描述方法在姿态解算中的应用 短期内使用陀螺仪数据求解姿态角 基于互补滤波器的数据融合方法
长期使用加速度计角度纠正陀螺仪的角度偏差 在实现传感器数据整合的基础上，能同时消除高频和低频干扰，在一定程度上能够提高系统的精确度。 基于互补滤波器的数据融合方法

13 主要研究内容： 检测 欧拉角和四元数描述方法在姿态解算中的应用 基于互补滤波器的数据融合方法 基于卡尔曼滤波器的数据融合方法

14 主要研究内容： 控制 多环负反馈控制系统的结构 控制系统整体框图 内环姿态控制框图 多环 负反馈 PID

15 主要研究内容： 控制 多环负反馈控制系统的结构 姿态控制回路的控制方法和仿真分析

16 系统设计方案： 硬件设计

17 系统设计方案：

18 系统设计方案： 最小系统 传感器电路 通信和PWM输出接口电路 遥控信号和EEPROM

19 系统设计方案： 使用AltiumDesigner进行PCB设计： 控制系统电路设计主要接口： I2C总线接口 ×1 PWM输入 ×6
串口 ×2 I2C总线接口 ×1 SWD调试接口 ×1

20 系统设计方案： 控制系统电路设计主要接口： PWM输入 ×6 PWM输出 ×8 串口 ×2 I2C总线接口 ×1 SWD调试接口 ×1

21 系统设计方案： 软件设计

22 系统设计方案： 系统初始化 实时状态检测 传感器读取 和 姿态检测 锁定状态循环 PID控制 和 输出 主循环

23 系统设计方案： 实时显示： 参数调整： 姿态角 遥控信号 控制器输出 自定义信号波形 控制模式 PID参数
基于VB.NET串口应用的地面站软件程序 实时显示： 姿态角 遥控信号 控制器输出 自定义信号波形 参数调整： 控制模式 PID参数

24 实验和成果： 整合控制系统软硬件设计 装配四旋翼飞行器 参数调整和系统验证 搭建实验平台

25 实验和成果： 横滚角平衡调试 俯仰角平衡调试 空中偏航角调试

26 Tips： 和感兴趣的人做感兴趣的事是一种莫大的幸福 千万不要打酱油 勇敢地积极参与，项目驱动的学习与创新

27 谢谢大家！ 联系方式：刁靖东