四旋翼飞行器设计与控制(CAD图纸+SolidWorks三维模型+说明书)

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    本文主要对四旋翼飞行器的机械系统、姿态测量系统、电控系统、软件系统进行了讨论和设计。在机械系统部分,首先对四旋翼飞行器的运动机理进行了分析,然后进行了机体机构的设计和建模;在姿态测量系统,主要先对测量系统的姿态解算及误差进行了建模,然后根据建立的数学模型,对姿态测量系统进行了具体的设计及算法的实现;在电控系统部分,主要先对硬件电路进行了设计与选型,然后对数字PID控制器进行了设计;在软件部分,实现了包括硬件驱动程序及相关算法实现的一整套程序的编写。
    最后,实现了机体的制作和姿态测量系统的组装及调试。
    如图2.1所示,四旋翼飞行器主要由机载计算机、惯性测量传感器、直流电机、螺旋桨和机架组成,每个部分的作用如下所述。
    1) 单片机系统
    为控制系统,主要负责捷联惯导系统的姿态解算和PID负反馈数字控制器的实现;
    2) 惯性测量传感器
    为测量系统,能够对机体的飞行姿态进行实时测量,并将数据送给单片机;
    3) 电子调速器
    对直流无刷无感电动机进行调速
    4) 直流无刷无刷无感电动机
    作为驱动元件,通过对4个电机速度的控制实现俯仰、偏航、横滚、上升、下降、悬停等动作;
    5) 螺旋桨
    作为执行元件,提供整个机体运动所需要的力和力矩;
    6) 机体
    起支撑及载物的作用。
    飞行器的控制过程:遥控器接收机输出信号到单片机,形成PID控制器的目标信号;惯性传感器对机体的姿态进行实时的测量,并将测量信号送到单片机进行结算出姿态角,形成PID控制器的输出信号;然后将目标信号和输出信号进行比较,结果送入PID控制器。最后PID进行调节,输出相应的控制信号,去改变要输出脉冲的占空比,进而实现对4个电机的转速进行控制,从而实现机体在空中的稳定飞行行及姿态变化。此外,在此过程中,还要对惯性传感器采集来的信号进行处理,去除掉系统噪声的干扰和传感器的零偏。

    包含以下文件:
    上面板.dwg 72.85KB
    上面板.jpg 35.06KB
    下面板.dwg 74.98KB
    下面板.jpg 38.28KB
    四旋翼飞行器三维总图.jpg 89.3KB
    下机架04.SLDPRT 223KB
    下机架05.SLDPRT 157.5KB
    下机架06.SLDPRT 149KB
    下机架07.SLDPRT 221.5KB
    四轴上装配体.SLDASM 1.05MB
    无刷电机.SLDPRT 310.5KB
    机架01.SLDPRT 765.5KB
    机架02.SLDPRT 330KB
    机架03.SLDPRT 934KB
    螺旋桨零件反.SLDPRT 176KB
    螺旋桨零件正.SLDPRT 194.5KB
    装配体2.SLDASM 2.01MB
    总装配体.SLDASM 437KB
    总装配体.SLDASM 1.33MB
    四旋翼飞行器总装图.jpg 32.87KB
    四旋翼飞行器总装配图.dwg 345.71KB
    四旋翼飞行器设计与控制.docx 7.69MB
    四旋翼飞行器设计与控制开题报告.doc 318KB
    四轴上装配体.dwg 327.26KB
    四轴上装配体.jpg 29.87KB
    四轴下装配体.dwg 76.23KB
    四轴下装配体.jpg 28.92KB
    摘要.jpg 82.25KB
    文献综述-基于嵌入式技术的四旋翼飞行器的设计.docx 796.52KB
    机架.dwg 113.43KB
    机架.jpg 43.45KB
    目录.jpg 137.04KB
    资料清单.jpg 38.36KB
    附属文章预览.jpg 191.58KB
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