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內(nèi)容簡介

　　四軸飛行器是一種無人飛行器，也是一種智能機(jī)器人，“四軸”指飛行器的動力由4個旋翼式的飛行引擎提供。人們對于四軸飛行器的研究從軍用到民用、商用領(lǐng)域都有涉及。近幾十年來，隨著現(xiàn)代控制理論與電子控制技術(shù)的發(fā)展，運用現(xiàn)代控制技術(shù)，使用電機(jī)代替油動力引擎進(jìn)行四軸飛行器控制研究。本書利用主流控制器STM32系列微處理器平臺，從設(shè)計的方案論證、器件選型、代碼調(diào)試的全過程對四軸飛行器設(shè)計透徹細(xì)致地講解，讀者可以根據(jù)書中給出的電路和代碼自行設(shè)計。本書可作為電子、通信及控制等相關(guān)專業(yè)的參考書，也可以作為相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)參考書。

作者簡介

　　馮新宇：從事嵌入式系統(tǒng)項目開發(fā)和相關(guān)教學(xué)工作。曾主持或參與嵌入式相關(guān)課題與項目開發(fā)20余項；近10年來一直作為指導(dǎo)教師參與全國電子設(shè)計大賽、飛思卡爾電子設(shè)計大賽、黑龍江省電子設(shè)計大賽等工作，所指導(dǎo)的學(xué)生多次獲得各種賽事重大獎勵。個人代表性著作有《ADS2009射頻電路設(shè)計與仿真》《ARM 9嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)與實例進(jìn)階》與《ARM Cortex-M3體系結(jié)構(gòu)與編程》）。

圖書目錄

目錄

第1章簡介

1.1四旋翼飛行器發(fā)展歷史

1.2四旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀

1.3四旋翼飛行器的主要應(yīng)用

第2章四旋翼飛行器的控制原理

2.1四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)

2.2四旋翼飛行器的運動控制方法

2.3四旋翼飛行器各部分的工作原理

2.3.1飛行姿態(tài)與升力關(guān)系

2.3.2飛行姿態(tài)的測量

2.3.3加速度傳感器工作原理及角度測量

2.3.4陀螺儀傳感器工作原理及角度測量

2.3.5磁力計傳感器工作原理及測量方法

2.4姿態(tài)解算方法

2.4.1互補(bǔ)濾波算法

2.4.2卡爾曼濾波算法

2.4.3DMP姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取

2.5PID控制算法

2.5.1PID概述

2.5.2四軸飛行器PID控制器設(shè)計

第3章硬件設(shè)計

3.1協(xié)議預(yù)備知識

3.1.1SPI總線

3.1.2I2C總線

3.1.3USART總線

3.2總體設(shè)計

3.2.1遙控器電路基本框架

3.2.2飛行器主控電路基本框架

3.3飛行器主控電路小系統(tǒng)設(shè)計

3.3.1基本原理

3.3.2硬件電路設(shè)計

3.4姿態(tài)傳感器模塊

3.4.1基本原理

3.4.2硬件電路設(shè)計

3.5無線通信模塊

3.5.1基本原理

3.5.2硬件電路設(shè)計

3.6定高模塊

3.6.1超聲波定高模塊

3.6.2氣壓計定高模塊

3.7電機(jī)及驅(qū)動模塊

3.7.1基本原理

3.7.2硬件電路設(shè)計

3.8遙控器模塊設(shè)計

3.8.1基本原理

3.8.2硬件電路設(shè)計

3.9電源模塊選擇

3.10四軸飛行器的組裝

3.10.1電機(jī)、漿、電池、機(jī)型的相互關(guān)系

3.10.2機(jī)架的組裝

第4章軟件設(shè)計

4.1軟件預(yù)備知識

4.1.1剛體的空間角位置描述

4.1.2用歐拉角描述定點轉(zhuǎn)動剛體的角位置

4.1.3四元數(shù)

4.1.4控制與濾波算法

4.2主控程序初始化設(shè)置及說明

4.2.1SPI的I/O口初始化實現(xiàn)

4.2.2IIC的I/O口初始化實現(xiàn)

4.2.3定時器初始化實現(xiàn)

4.2.4電子調(diào)速器初始化實現(xiàn)

4.3姿態(tài)傳感器軟件設(shè)計

4.3.1軟件設(shè)計基本思路

4.3.2DMP

4.3.3代碼實現(xiàn)及解析

4.4氣壓計軟件設(shè)計

4.4.1軟件設(shè)計基本思路

4.4.2代碼實現(xiàn)及解析

4.4.3自主高度控制的實現(xiàn)

4.5遙控器軟件設(shè)計

4.5.1軟件設(shè)計基本思路

4.5.2無線模塊代碼實現(xiàn)及解析

4.5.3搖桿代碼實現(xiàn)及解析

4.6攝像頭軟件設(shè)計

4.6.1軟件設(shè)計基本思路

4.6.2攝像頭的數(shù)據(jù)讀取

4.6.3攝像頭的數(shù)據(jù)處理

4.7上位機(jī)設(shè)計

4.7.1幀頭檢測模塊

4.7.23D模型路徑模塊

4.7.33D模型屬性設(shè)置模塊

4.7.4陀螺儀3D數(shù)據(jù)顯示模塊

第5章調(diào)試、問題解析及改進(jìn)方向隨想

附錄ASTM32F4小系統(tǒng)電路圖

附錄B遙控器電路

附錄C飛控板連接電路

參考文獻(xiàn)