小型四旋翼飞行器实验平台设计

四旋翼无人机体积小，结构简单可靠，飞行灵活，适合复杂环境下的作业，能在近地面环境执行巡查、监测等任务，可用于军事和民用。同时由于其独特的系统结构和动力学特性，对数据获取、处理及控制算法都有很高的要求。已成为科研机构竞相研究的热点。本文旨在建立一个四旋翼飞行实验平台，使其能达到工程应用的目的。 论文首先阐述了四旋翼飞行器的基本飞行原理，给出了整体设计框架。然后根据系统结构特点，以DSP处理器为核心设计了四旋翼的姿态检测、飞行控制模块，无刷直流电机的驱动模块，选取了无线通讯模块，并对各模块进行整合，完成了系统硬件设计。然后采用四元数方法对测量的相关数据进行了姿态解算，并对不同传感器数据进行了数据融合，得到了良好的飞行姿态。同时将数据通过无线方式传输到上位机进行分析，验证了四旋翼飞行器整体设计的可行性。 本文在所设计硬件基础上对系统进行建模，给出了一个简化的四旋翼数学模型，以PID控制算法设计了四旋翼飞行器的控制器，通过仿真得到稳定的控制结果。并在论文最后阐述了该平台的上位机软件实现。本文初步实现了四旋翼飞行器实验平台的建立，为系统的后续研究打下了基础。