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如何打造完美的四軸飛行器軟硬件設計

返回列表 來源: 發(fā)布日期: 2018.09.27


駿意設計四軸飛行器案例


四軸飛行器,也被稱為四旋翼飛行器、四旋翼直升機。作為一種多旋翼飛行器,四軸飛行器在這幾年迅速搶灘,并成為了市面上的熱門產品,應用前景十分開闊,但受限于特有的復雜結構,目前市面上的四軸飛行器還是以中小型為主,大型的四軸飛行器設計 比較少見。

而對于設計師們來說,要想打造一個完美的四軸飛行器,通常需要從軟件設計和硬件設計兩方面重點把控,同時,還要保持整個四軸飛行器項目的統(tǒng)一。

 

1.在硬件設計方面

四軸飛行器的整個硬件設計主要包括電源模塊,控制模塊,電機驅動模塊,傳感器模塊和通訊模塊四個方面:

電源模塊主要提供給多個模塊供電,提供的電壓主要分為三種3.3V,5V,3.4V-4.2V。其中3.3V主要是給控制器和姿態(tài)傳感器供電;5V主要是給通訊模塊供電,3.4V-4.2V(電池直接輸出)主要是給電機供電。  

而通訊部分主要是來自遙控器的四個通道信號。分別俯仰,橫滾,自旋和油門的指令;傳感器模塊作為飛行器的姿態(tài)檢測部分,將檢測到的角速度和角加速度信號通過控制器轉化成角度,用角度信號作為當前飛行器的姿態(tài),與遙控部分的信號比較行程所需的閉環(huán)控制。  

主控制器則處理通訊接收的遙控信號和傳感器采集的姿態(tài)信號,對數(shù)據(jù)分析后進行融合處理,最終通過PID算法得出電機的控制值,其值最終以PWM的方式輸出來驅動電機。

 

2. 在軟件設計方面  

控制系統(tǒng)軟件采用C語言編寫,對于STM32系列微處理器,ST公司提供了強大的庫函數(shù)功能,使得整個軟件系統(tǒng)的設計可以更多的注重算法和軟件架構上。四軸飛行器的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的最終設計都是為控制電機轉速來服務的,所以控制電機轉速的PWM波是軟件系統(tǒng)的最終輸出。  

軟件系統(tǒng)的主要功能有接收遙控器數(shù)據(jù)并進行解析,讀取姿態(tài)傳感器中角速度和加速度的數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)融合,串級PID算法結合從遙控收到解析后的目標角度和數(shù)據(jù)融合后的當前角度得出控制電機所需的PWM波。

 駿意四軸飛行器案例

除了在軟件設計和硬件設計兩方面重點把控外,設計師還要注意四軸飛行器的機架、電調、飛控、無刷電機等方面的設計,從細節(jié)把控整體,完善整個四軸飛行器的開發(fā)。

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