电子设计大赛国赛_四旋翼自主飞行器A题

选题编号：C题全国大学生电子设计竞赛设计报告选题名称：多旋翼自主飞行器主办单位：辽宁省教育厅比赛时间：2015年08月12日08时起2015年08月15日20时止摘要多旋翼飞行器也称为多旋翼直升机，是一种有多个螺旋桨的飞行器。

本设计实现基于ATMEGA328P和R5F100LEA的四旋翼飞行器。

本飞行器由飞行控制模块、导航模块、电源模块和航拍携物模块等四部分组成。

主控模块采用ATMEGA328P芯片，负责飞行姿态控制；导航模块以G13MCU为核心，由陀螺仪、声波测距等几部分构成，该模块经过瑞萨芯片处理采集的数据，用PID控制算法对数据进行处理，同时解算出相应电机需要的PWM增减量，及时调整电机，调整飞行姿态，使飞行器的飞行更加稳定；电源模块负责提供持续稳定电流；航拍携物模块由摄像头、电磁铁等构成，负责完成比赛相应动作。

飞行器测试稳定，实现了飞行器运动速度和转向的精准控制，能够完成航拍，触高报警，携物飞行，空中投递等动作要求。

关键词：四旋翼，PID控制，瑞萨目录摘要................................................................................................................................ i i1.题意分析 (1)2.系统方案 (1)2.1 飞行控制模块方案选择 (1)2.2 飞行数据处理方案选择 (1)2.3 电源模块方案选择 (2)2.4 总体方案描述 (2)3.设计与论证 (2)3.1 飞行控制方法 (2)3.2 PID控制算法 (3)3.3 建模参数计算 (3)3.4 建立坐标轴计算 (4)4.电路设计 (5)4.1 系统组成及原理框图 (5)4.2 系统电路图 (5)5.程序设计 (6)5.1 主程序思路图 (6)5.2 PID算法流程图 (7)5.3 系统软件 (7)6. 测试方案 (7)6.1 硬件测试 (7)6.2 软件仿真测试 (7)6.3 测试条件 (8)6.4 软硬件联调 (8)7.测试结果及分析 (8)7.1 测试结果 (8)7.2 结果分析 (9)8.参考文献 (9)1.题意分析设计并制作一架带航拍功能的多旋翼自主飞行器。

2014年黑龙江赛区TI杯大学生电子设计竞赛
A题：四旋翼飞行器
1.任务
设计制作一架能够自主飞行的四旋翼飞行器。

2.要求
四旋翼飞行器能够完成以下飞行动作：
（1）飞行器能够根据起飞前预置的指令起飞，飞离地面高度应超过30cm，飞行距离（水平）应超过60cm，然后飞行器应能平稳降落。

（30分）
（2）飞行器能够根据指定（键盘设定）的飞行高度及降落地点（方向及距离）连续稳定地完成起飞、指定高度水平飞行、平稳降落等动作。

（20分）
（3）飞行器能够根据起飞前预置的指令垂直起飞，起飞后能够在50cm以上高度平稳悬停5s以上，然后再平稳缓慢降落到起飞地点；起飞与降落地点水平距离
不超过30cm。

（30分）
（4）其他自主发挥设计的飞行动作。

（20分）
（5）
3.说明
（1）飞行控制必须使用TIV A M4、C2000或MSP430等系列控制器。

（2）飞行器在完成每一项飞行动作期间不得以任何方式人为干预，如遥控等。

（3）飞行器可购买成品改装，尺寸可自行选定。

（4）飞行方向以正北方向为0°、东北方向为45°、正东方向为90°等，以此类推；距离的单位为厘米（cm）。

（5）指定的降落地点是指降落地点距起飞地的水平距离及方向。

（6）平稳降落是指在降落过程中无明显的跌落、弹跳及着地后滑行等现象。

（7）能够完成要求（2）时，要求（1）可以免测。

（8）为确保安全，飞行器在系留方式下工作，（即以长绳索一端系在飞行器上，另一端拴在一重物上，放置在地面，绳索有效长度2.5m，绳索自备）。

共1页，A-1。

2019年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）8月7日8:00竞赛正式开始。

本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。

（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。

（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

（6）8月10日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

巡线机器人（B题）【本科组】一、任务设计一基于四旋翼飞行器的巡线机器人，能够巡检电力线路及杆塔状态（见图1），发现异常时拍摄存储，任务结束传送到地面显示装置上显示。

巡线机器人中心位置需安装垂直向下的激光笔，巡线期间激光笔始终工作，以标识航迹。

二、要求1.基本要求（1）巡线机器人从距A杆塔1米范围内的起飞点起飞，以1米定高绕杆巡检，巡检流程为：起飞→杆塔A→电力线缆→绕杆塔B→电力线缆→杆塔A，然后稳定降落；巡检期间，巡线机器人激光笔轨迹应落在地面虚线框内。

（2）从起飞到降落，巡线完成时间不得大于150秒，巡线时间越短越好。

（3）发现线缆上异物(黄色凸起物)，巡线机器人须在与异物距离不超过30cm的范围内用声或光提示。

图1 杆塔与线缆示意图图2 杆塔B二维码示意2.发挥部分（1）拍摄所发现线缆异物上的条形码图片存储到SD卡，巡检结束后在显示装置上清晰显示，并能用手机识别此条形码内容。

（2）发现并拍摄杆塔B上的二维码图片存储到SD卡，巡检结束后在显示装置上清晰显示，并能用手机识别此二维码内容。

（3）拍摄每张条形码、二维码图片存储的照片数不得超过3张。

.学校统一编号:HLJ-B-学校名称：哈尔滨理工大学队长姓名：学生姓名：指导教师：时间：四旋翼自主飞行器摘要四旋翼的结构是一种比较简单和直观化的稳定控制性飞行器。

通过调节4个电机转速改变旋翼转速，改变升力的变化调整飞行器的姿态和位置。

四旋翼飞行器的动力来源是无刷直流电机，因此针对该类无刷直流电机的调速系统对飞行器的性能起着决定性的作用。

四旋翼的动力来源为无刷直流电机，采用单边pwm 的控制方式实现电机的调速，采用三段式启动方式实现电机的软启动。

用超声波传感器测距是四旋翼飞行器定高，采用ov7620摄像头循迹使飞行器从A区到B区。

通过对四旋翼工作模式与控制参数的研究，得到相应的控制算法，然后编程实现，模拟相应的飞行姿态，实验结果表示四旋翼实现自主飞行、自主悬停控制。

关键词：四旋翼飞行器；无刷直流电机；PWMabstractThe structure of the four rotor is a relatively simple and intuitive stability controlling aircraft. By adjusting the four motor speed change the rotor speed, the change of lift change aircraft attitude and position. Four rotor aircraft power source is brushless dc motor, so for this class of brushless dc motor speed control system plays a decisive role on the performance of the aircraft. Four rotor power source for the brushless dc motor, motor speed control is realized by using unilateral PWM control mode, the three-step startup mode was adopted to realize motor soft start. Four rotor aircraft with ultrasonic sensor range is set high, use ov7620 camera tracking make aircraft from area A to area B. Through the study of four rotor working mode and the control parameters, get the corresponding control algorithm, and then simulate the flight attitude, programming the results said four rotor to realize autonomous flight, hovering control independently.Key words: four rotor aircraft; Brushless dc motor; PWM目录四旋翼自主飞行器 (1)摘要 (1)一、设计任务 (3)1.1 任务 (3)1.2.1 基本要求 (4)1.2.2 发挥部分 (4)二、方案论证 (5)1、控制器模块方案 (5)三、理论分析与计算 (5)1、系统硬件设计与实现 (5)1.1陀螺仪和加速度传感器 (6)1.2控制系统 (7)1.3超声波传感器 (7)1.4摄像头ov7620 (8)2、软件系统设计 (9)2、1PWM脉冲宽度调制 (9)2、2数学PID控制算法 (10)四、测试结果与误差分析 (11)1、飞行测试 (11)2、无刷电机测试 (11)五、结论、心得体会 (12)参考文献 (12)附录： (13)附录1 ：元器件明细表 (13)附录2：仪器设备清单 (13)附录3：程序清单 (13)一、设计任务1.1 任务四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图1所示的A区，一键式启动飞行器起飞；飞向B区，在B区降落并停机；飞行时间不大于45s。

2015年全国大学生电子设计竞赛题目【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）第一届（1994年）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛A.简易数控直流电源B.多路数据采集系统第二届（1995年）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛A.实用低频功率放大器B.实用信号源的设计和制作C.简易无线电遥控系统D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛A.直流稳定电源B.简易数字频率计C.水温控制系统D.调幅广播收音机第四届（1999年）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛A.测量放大器B.数字式工频有效值多用表C.频率特性测试仪D.短波调频接收机E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛A.波形发生器B.简易数字存储示波器C.自动往返电动小汽车D.高效率音频功率放大器E.数据采集与传输系统F.调频收音机第六届（2003年）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛A.电压控制LC振荡器B.宽带放大器C.低频数字式相位测量仪D.简易逻辑分析仪E.简易智能电动车F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛A.正弦信号发生器B.集成运放测试仪C.简易频谱分析仪D.单工无线呼叫系统E.悬挂运动控制系统F.数控恒流源G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛A.音频信号分析仪B.无线识别C.数字示波器D.程控滤波器E.开关稳压电源F.电动车跷跷板G.积分式直流数字电压表H.信号发生器I.可控放大器J.电动车跷跷板第九届（2009年）第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛A.光伏并网发电模拟装置B.声音导引系统C.宽带直流放大器D.无线环境监测模拟装置E.电能收集充电器F.数字幅频均衡功率放大器G.低频功率放大器H.LED点阵书写显示屏I.模拟路灯控制系统第十届（2011年）A.开关电源模块并联供电系统B.基于自由摆的平板控制系统C.智能小车D. LC 谐振放大器E.简易数字信号传输性能分析仪F.帆板控制系统G.简易自动电阻测试仪H.波形采集、存储与回放系统第十一届（2013年）A.单相AC-DC变换电路B.四旋翼自主飞行器C.简易旋转倒立摆及控制装置D.射频宽带放大器E.简易频率特性测试仪F.红外光通信装置G.手写绘图板J.电磁控制运动装置K.简易照明线路探测仪L.直流稳压电源及漏电保护装置第十二届（2015年）【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）【高职高专组】LED闪光灯电源（H题）风板控制装置（I题）小球滚动控制系统（J题）获奖状况。

公开赛题Ａ：四旋翼自主投靶飞行器一、任务:设计并制作一架四旋翼自主投靶飞行器（下简称飞行器）。

飞行器机身必须自定义一个质点作为定位记号。

飞行区域俯视图如图1所示。

Ａ为飞行器起飞点(外圆半径为25cm)；1和2是画出的10环靶标，10环靶为直径为5厘米的黑色区域，其余各环直径分别以5厘米递增。

3是围绕靶标的靶边线，边长均为1.2米;并在高度1米处设有高度线光标；Ａ点到靶心距离为３米。

图1飞行区域俯视图二、要求：1．基本要求:(1)飞行器摆放在图1所示的Ａ点，一键式启动飞行器起飞，垂直起飞高度在1~1.2米范围时，以明显方式示警（灯或蜂鸣器）；(2)然后快速飞往靶标，在靶标上方保持该高度（1~1.2米）停留5秒并示警；(3)准确降落到十环靶标上。

2．发挥部分:(1)飞行器自吸铁片，摆放在图1所示的Ａ点，一键式启动飞行器起飞，垂直起飞高度在1~1.2米范围时，飞入靶标上方，并保持该高度停留5秒和示警；(2)飞行器在保持高度区域内（1米~1.2米）向十环靶标投放铁片，薄铁片为边长4cm的正方形，厚度≤0.１cm（双面有中心十字标志）。

(3)投放完成后，快速飞回并降落在起飞点Ａ。

(4)其它扩展功能（示警灯或蜂鸣器、铁片自吸功能不能作其它扩展功能）。

三、说明：(1)飞行器桨叶旋转速度高，有危险！请务必注意自己及他人的人身安全。

(2)唯一的飞控板必须采用TI公司的ＭＣＵ，且飞控板必须自制，必须印有自己学校的敷铜ＬＯＧＯ。

(3)飞行器可自制或外购，必须带防撞圈，外形尺寸（含防撞圈）限定为：45cm≤边长≤50cm。

飞行器机身必须标注参赛队号。

(4)允许测试2次，每次测试全程不得更换电池。

两次测试之间允许更换电池，更换电池时间小于2分钟。

(5)飞行器不得遥控，不得用遥控器定位，飞行过程中不得人为干预。

(6)飞行器飞行期间，触及地面后自行恢复飞行的，酌情扣分；触地后5s内不能自行恢复飞行视为失败，失败前完成动作仍计分。

2014年湖南省大学生电子设计竞赛（TI杯）评审结果序号所在学校学生姓名指导教师获奖等级1、A题：电容参数测量仪0长沙理工大学陈建成、周锋、刘荣芳马钧、蔡灏特等奖1南华大学叶璞、邹艳梅、龚攀君赵立宏、陈文光一等奖2长沙理工大学郑广财、苏杭、刘三元马钧、樊绍胜一等奖3长沙理工大学谢葵、骆要、黄昱马钧、张一斌一等奖4湖南理工学院陈凯、王敏、陈柳成伍建辉、欧阳竟成一等奖5湖南工程学院李兴旺、张娇娇、陈俊超胡瑛、肖鹏一等奖6南华大学蔡拓、邹佩、窦志慧王超、朱卫华一等奖7湖南大学黄汉韬、刘芳冰、钟源叶佳卓、王敏一等奖8湖南大学胡宇翔、林钰登、白杨方璐、张海燕一等奖9中南大学殷实、徐青山、涂胜利宋学瑞一等奖10湖南理工学院张飞、陈绪敏、孟林潘理、陈松一等奖11衡阳师范学院彭昶、何雪鹏、李丹罗昌由、王金江二等奖12国防科技大学余孙全、梅锴、阴鹏关永峰、刘菊荣二等奖13湖南科技大学刘红波、龚文杰、周程鸿曾照福、韦文祥二等奖14湖南师范大学皮月庆李智尹芳玉汪鲁才、杨进宝二等奖15湖南理工学院李昱明、邱兵兵、尹世强李宏民、陈松二等奖16湖南工程学院廖将豪、彭子龙、游静李延平、曾志刚二等奖17湖南科技大学张昱帆、邓晓宇、叶峰华谢素霞、吴伶锡二等奖18南华大学王齐栋、田光权、陈晨曾铁军、赵立宏二等奖19湖南科技学院莫稳福、袁迪、蒋继强李小武二等奖20湖南科技大学吴建亭、黄启强、周检韦文祥、吴亮红二等奖21衡阳师范学院谭传文、何梦豪、张银艳王文静、黄顺二等奖22国防科技大学赵航、李璇、袁野刘菊荣、关永峰二等奖23湘南学院张志童、李俊彪、程迅段凌飞、姚敏三等奖24湖南科技学院李喻思杰、李祖平、蔡勇谭永宏、王志堂三等奖25邵阳学院向彩华、邹陆华、高小伟李菲、余建坤三等奖26湖南师范大学李武刚成宁湘银泽兰浩、杨进宝三等奖27湖南师范大学周锦昊马坤曾利斌杨进宝、兰浩三等奖28长沙理工大学张宽、何坤、张前程马钧、张一斌三等奖29湖南商学院何志强、刘咏、彭锦阳倪文志、王莉三等奖30湖南大学寇丽、骆云龙、王坤王绍源、王炼红三等奖31湖南工程学院唐超龙、胡拚、李拔群曾志刚、郭照南三等奖32长沙理工大学姜涛、李凌辉、廖加竞马钧、樊绍胜三等奖33中南林业科技大学孙恺泽、刘雄超、宴海涛朱俊杰三等奖34湖南科技大学黄嘉杰、戴超、邓旺宇曾福照、吴亮红优胜奖35湖南科技大学郭石雷、卢泽、李声誉吴亮红、曾照福优胜奖36湖南科技大学刘学兵、李虹、肖继伟詹杰、李志坚优胜奖37国防科技大学赵飞鸿、李成鑫、赖格关永峰、陆珉优胜奖38长沙理工大学王彬、黄健、白剑锋马钧、樊绍胜优胜奖39湘潭大学田海波、廖少翔、卢世铭刘奇能、肖业伟优胜奖40湖南工学院邓可忍、罗雪鹏、罗波王小虎、王韧优胜奖41湖南师范大学吴永仁巢欢范春平杨进宝、兰浩优胜奖42湘潭大学董召愿、胡淘尘、伍天意肖业伟、刘奇能优胜奖43邵阳学院何欣华、莫宁、周文王少杰、许建明优胜奖44湖南人文科技学院刘国文、李谟炜、周文成钟明生、侯周国优胜奖45湖南科技学院朱忠造、龚继、黄鹏飞陈光辉优胜奖46衡阳师范学院黄小飞、李芊芊、刘雄杰朱亚培、杨利容优胜奖47湘潭大学刘为强、龙海柱、张伟胡洪波、吴亚联优胜奖48邵阳学院范涛、阳泳、彭猛江世明、梁高卫优胜奖49湖南工程学院余东升、许旺、何凯燕郭照南、李延平优胜奖50湖南师范大学范艺馨邹文超卿勇杰邹孝、胡强优胜奖51中南林业科技大学王淑良、王佩、黄阶周国雄优胜奖52湘南学院熊春峰、尹珠辉、周加请黄建全、段凌飞优胜奖53邵阳学院王世玉、王富强、王香英黄乘顺优胜奖54怀化学院倪望龙、邓志明、蒲艳红肖景、杨恒玲优胜奖55湖南工学院冯晓康、李辉、陈善平王韧、王勇刚优胜奖56湖南工学院欧阳俊、张威、黄亚雄李祖林、伍麟珺优胜奖57湖南大学李俊、赵远程、曹海涛周腊吾、朱青优胜奖58长沙学院唐陶波、王辉、宋来峰张文希、谢明华优胜奖59长沙学院李仕琪、孙捷敏、刘盼谢明华、张文希优胜奖2、B题：程控直流开关稳压电源1长沙理工大学谢葵、骆要、黄昱马钧、张一斌一等奖2中南大学李科浇、段超祥、范恒超罗桂娥一等奖3南华大学邹亮亮、胡家斌、陈华秋曾铁军、赵立宏一等奖4湖南第一师范学院罗斌肖维柱段四仟李新国、肖杰一等奖5南华大学李世锋、张海江、韩霆李月华、陈文光一等奖6湖南文理学院芙蓉学院刘佳、易鹏、易暄伍宗富、梅彬运一等奖7湖南工业大学马溪遥、王斐、吴浪戴圣伟、聂辉一等奖8湖南理工学院刘彪、廖斌、尚磊吴建辉、陈松二等奖9南华大学施琪、陈熙、陈方方文杰、陈文光二等奖10湖南城市学院姚洲、刘磊、刘博文谭跃、李稳国二等奖11湖南理工学院彭佳豪、陈晶铭、张俊程望斌、陈松二等奖12湖南理工学院赵海波、谢泽明、曹红英陈松、吴健辉二等奖13湖南理工学院刘洋、董喜普、曾荣鑫粟向军、陈松二等奖14湖南商学院文卓夫、李振斌、刘纪凤倪文志、王莉二等奖15国防科技大学邹宇航、陈更辉、朱弘博廖灵志、周资伟二等奖16吉首大学陈文琪、赵辰、李炜毅陈善荣、张榜英三等奖17湖南工程学院李勇、刘精菁、赵龙武赵振兴、黄望军三等奖18湖南工业大学刘明旗、谢云、彭伟强戴圣伟、谭会生三等奖19湖南工业大学张培添、周俊、何武林易吉良、张江洪三等奖20湖南城市学院田勇、李东、杨凡李稳国、蒋冬初三等奖21湖南城市学院张建涛、李志平、刘羽鹏杨冰、李稳国三等奖22湖南工业大学夏炜杰、蔡胜强、陈赛文刘国亮、唐吉三等奖23南华大学钟小平、朱勇、张朝宏李月华、朱卫华三等奖24湖南大学黄炜、主大宁、邓传洁温和、楚锋三等奖25衡阳师范学院南岳学院刘俊、黄亭、袁少君谢宇希、刘洪波优胜奖26衡阳师范学院刘一志、陶连明、贺彬黄顺、谭岳衡优胜奖27衡阳师范学院南岳学院李湘滔、欧阳旭、唐峰唐建锋、王文静优胜奖28湖南大学程颐、朱相军、范乃元全惠敏、马子骥优胜奖29湖南工业大学周楚刚、刘阳、刘典伟于惠钧、肖满生优胜奖30衡阳师范学院南岳学院欧伟、李响茂、黄爽黄顺、罗昌由优胜奖31怀化学院何玲妮、蒋聂、曾庆龙朱俊标、舒君优胜奖3、C题：自动增益控制放大器1中南大学张凡、黄武元、李芝浩罗桂娥一等奖2长沙理工大学赵川、陈勇、尹雅君马钧、李鸿一等奖3长沙理工大学陈建成、周锋、刘荣芳马钧、蔡灏一等奖4长沙理工大学陈小龙、戴其城、崔文飞马钧、张一斌一等奖5中南大学李建权、任士鑫、朱军楠彭卫韶一等奖6湖南科技大学王仁超、王海成、王文栋曾照福、韦文祥一等奖7湖南理工学院南湖学院唐江、江武、田培、胡文静、刘翔一等奖8长沙理工大学谢葵、骆要、黄昱马钧、张一斌一等奖9中南大学刘峰、刘宇卓、欧阳豪曹宏宇一等奖10中南大学潘冬、赫玉莹、边疆宋学瑞一等奖11湖南工业大学张永福、颜焕、张彤彤谭会生、宓茜二等奖12长沙学院古铖、张爱明、史明政杨军、刘亮二等奖13湖南文理学院汪大理、周双兴、刘远鹏王先春、胡惟文二等奖14湖南科技大学刘朝伟、张浩、周奇峰曾照福、韦文祥二等奖15怀化学院赵平、子锦福、任一多张涛、钱莹晶二等奖16湖南师范大学刘秋香卢灵敏许石龙兰浩、汪鲁才二等奖17中南大学卢军、刘金宝、蔡炳榕姜霞二等奖18湖南工学院戴志威、陈义、杨潇雷军、王小虎二等奖19邵阳学院谢良辉、周兴、舒文威许建明、王少杰二等奖20衡阳师范学院谭平平、陈玉旭、朱孝亮王金江、谢宇希二等奖21怀化学院申奥迪、严鸿昌、万思源李晓帆、宋庆恒三等奖22湖南工业大学庞志望、张超、王亮钟春良、欧阳洪波三等奖23怀化学院王浩、李顺安、唐文彬张涛、周妮三等奖24南华大学陈俊宏、林永浩、陈新田陈文光、李月华三等奖25湘潭大学刘平平、李明、王志伟肖业伟、刘奇能三等奖26吉首大学陈文亮、刘永鑫、林协群胡力、曾庆力三等奖27怀化学院乐鹏、彭灿灿、邓超杨恒玲、张涛三等奖28城市学院刘军、彭依豪、刘凯李加升、邱飚三等奖29湖南工程学院徐美珊、易思政、尹阿婷李延平、曾志刚三等奖30衡阳师范学院刘敏、肖鹏飞、李胜刘洪波、唐建锋三等奖31湖南农业大学王一凡、张栋、单伟强康江、罗亚辉三等奖32湖南大学方冉、汪洋、陈汪勇唐求、谭阳红三等奖33国防科技大学戴少奇、智帅峰、杨兴隆刘菊荣、韩韬优胜奖4、公开赛A题：四旋翼自主飞行器（A）1湖南理工学院罗民、陆元桃、唐滔陈松、李宏民一等奖2国防科技大学王思宇、刘轶、江城廖灵志、王建文二等奖3湖南工程学院胡拼、李拔群、唐梓傑曾志刚、陈亚琼三等奖4湖南大学黄玉俊、林国斌、张麟威周冰航、银翔三等奖5湘潭大学王波、邝乐、常德肖业伟、刘奇能优胜奖6中南大学李炜坤、薛喜辉、卞栋磊曹宏宇优胜奖7湖南农业大学李荣伟、于强、赵辛茹康江、刘利方优胜奖5、公开赛B题：四旋翼自主飞行器（B）1湖南理工学院杨陈民、聂敏航、李勇奇张敏、伍健辉一等奖2长沙理工大学张洪龙、汪中原、吴静雯郑斌、马钧二等奖3湖南大学杨洪、胡玉光、陈谢沅澧毛旭光、吴桂清三等奖4湖南农业大学黄杰、单伟强、王鑫康江、李旭三等奖5湖南人文科技学院刘国文、李谟炜、周文成侯周国、王善伟三等奖6湖南文理学院奉强、聂庆春、黄轶伍宗富、王文虎优胜奖。

2013全国电子设计大赛瑞萨杯2013年全国大学生电子设计竞赛四旋翼自主飞行器（B题）【XX组】2013年9月6日目录1系统方案..................................... 错误！未定义书签。

1.1平衡传感器的论证与选择............ 错误！未定义书签。

1.2 巡线方案的论证与选择.............. 错误！未定义书签。

1.3停机坪寻找方案的论证与选择 (1)1.4控制系统的论证与选择.............. 错误！未定义书签。

2系统理论分析与计算.. (4)2.1 控制理论的分析 (4)2.1.1 四元数与欧拉角的理论计算 (4)2.1.2控制方式 (5)2.1.2 对PID的分析 (5)2.2节能论证 (6)2.2.1电源的选择 (6)3电路与程序设计 (7)3.1电路的设计 (7)3.1.1R5F100LEA 芯片引脚图 (7)3.1.2电机驱动电路 (8)3.1.3 传感器电路原理图 (9)3.2程序的设计 (9)3.2.1程序功能描述与设计思路 (9)3.2.2程序流程图 (10)4测试方案与测试结果 (12)4.1测试方案 (12)4.2 测试条件与仪器 (12)4.3 测试结果及分析 (12)4.3.1测试结果(数据) (12) (12)4.3.2测试分析与结论 (12)附录：源程序 (13)摘要四轴飞行器为成品改造玩具四轴航模，采用瑞萨公司的R5F100LEA型号单片机产生PWM通过驱动电路来驱动四个无心杯电机的转动产生一个向上的力，通过四元数算法处理传感器MPU6050采集的机身平衡信息并进行闭环的PID控制来保持机身的平衡。

通过激光收发来采集赛道信息来进行飞行器的循迹。

通过采集停机坪的信息进行降落。

经测试，系统基本可以完成题目要求。

关键字：四周飞行器R5F100LEA 四元数算法PID控制AbstractThe model aircraft Been modified by Four aircraft toys axis ,use of Renesas microcontroller to generate the PWM, R5F100LEA model through the drive circuit to drive four cups unintentional rotation of the motor produces an upward force, through the quaternion algorithm processing six-axis sensor MPU6050 collection balance information of the body and closed-loop PID control to maintain the body balance. Track by linear CCD to capture the tracking information for the aircraft. On the tube on then\tube through the infrared the information collected After testing, the system can be completed subject requirements.Keywords: four weeks Aircraft R5F100LEA Quaternions PID control algorithm1 系统方案本系统主要由中央处理单元，巡线模块，平衡控制单元，电机驱动模块，电源模块，停机坪信息采集单元组成。

四旋翼飞行器设计考试试题及答案一、试题1. 请简要描述四旋翼飞行器的原理和工作原理。

2. 在四旋翼飞行器设计中，哪些因素会影响其飞行性能？请列举并解释至少三个因素。

3. 请说明四旋翼飞行器的控制系统中的传感器种类及其各自的功能。

4. 在四旋翼飞行器的设计中，重心的位置有何重要性？请解释。

5. 请简要描述四旋翼飞行器的自动驾驶技术，并列举至少两种常用的自动驾驶模式。

6. 在四旋翼飞行器设计中，如何选择合适的电池以提供持久的飞行时间？请阐述你的设计考虑。

二、答案1. 四旋翼飞行器是一种多旋翼飞行器，由四个螺旋桨和电机组成。

其工作原理是通过控制电机的转速和扭矩，通过改变每个电机的相对转速和扭矩来产生力矩和推力，从而实现悬停以及姿态控制。

2. 影响四旋翼飞行器飞行性能的因素包括但不限于：a. 重量与推力比：四旋翼飞行器的负载越大，需要的推力也越大，因此需要更强大的电机和电池才能提供足够的动力，影响其续航时间和飞行灵活性。

b. 气动特性：飞行器的设计需要考虑气动力学特性，如气动阻力和升力分布，以确保飞行器具有稳定的飞行性能和操控特性。

c. 控制系统：四旋翼飞行器的控制系统负责姿态控制和稳定控制，设计合理的控制算法和传感器选择能够影响飞行器的控制准确性和稳定性。

3. 四旋翼飞行器的控制系统主要依赖于以下传感器：a. 加速度计：用于检测飞行器的加速度和倾斜角度，为姿态控制提供数据支持。

b. 陀螺仪：用于检测飞行器的角速度和旋转角度，为姿态控制提供数据支持。

c. 气压计：用于测量飞行器的高度和气压，为高度控制和气压补偿提供数据支持。

d. GPS导航：用于提供飞行器的全球定位信息，使其能够实现准确定位和导航功能。

4. 重心的位置对四旋翼飞行器设计至关重要。

重心过高或过低都会影响飞行器的稳定性和操控性能。

如果重心过高，飞行器会变得不稳定，容易失去平衡；如果重心过低，飞行器会变得笨重且不敏感，操纵起来困难。

5. 四旋翼飞行器的自动驾驶技术包括但不限于：a. GPS导航自动驾驶：通过接收GPS信号，飞行器能够自动定位和导航，实现航线跟踪、航点飞行等功能。

2014年湖南省大学生电子设计竞赛（TI杯）评审结果序号所在学校学生姓名指导教师获奖等级1、A题：电容参数测量仪0 长沙理工大学陈建成、周锋、刘荣芳马钧、蔡灏特等奖1 南华大学叶璞、邹艳梅、龚攀君赵立宏、陈文光一等奖2 长沙理工大学郑广财、苏杭、刘三元马钧、樊绍胜一等奖3 长沙理工大学谢葵、骆要、黄昱马钧、张一斌一等奖4 湖南理工学院陈凯、王敏、陈柳成伍建辉、欧阳竟成一等奖5 湖南工程学院李兴旺、张娇娇、陈俊超胡瑛、肖鹏一等奖6 南华大学蔡拓、邹佩、窦志慧王超、朱卫华一等奖7 湖南大学黄汉韬、刘芳冰、钟源叶佳卓、王敏一等奖8 湖南大学胡宇翔、林钰登、白杨方璐、张海燕一等奖9 中南大学殷实、徐青山、涂胜利宋学瑞一等奖10 湖南理工学院张飞、陈绪敏、孟林潘理、陈松一等奖11 衡阳师范学院彭昶、何雪鹏、李丹罗昌由、王金江二等奖12 国防科技大学余孙全、梅锴、阴鹏关永峰、刘菊荣二等奖13 湖南科技大学刘红波、龚文杰、周程鸿曾照福、韦文祥二等奖14 湖南师范大学皮月庆李智尹芳玉汪鲁才、杨进宝二等奖15 湖南理工学院李昱明、邱兵兵、尹世强李宏民、陈松二等奖16 湖南工程学院廖将豪、彭子龙、游静李延平、曾志刚二等奖17 湖南科技大学张昱帆、邓晓宇、叶峰华谢素霞、吴伶锡二等奖18 南华大学王齐栋、田光权、陈晨曾铁军、赵立宏二等奖19 湖南科技学院莫稳福、袁迪、蒋继强李小武二等奖20 湖南科技大学吴建亭、黄启强、周检韦文祥、吴亮红二等奖21 衡阳师范学院谭传文、何梦豪、张银艳王文静、黄顺二等奖22 国防科技大学赵航、李璇、袁野刘菊荣、关永峰二等奖23 湘南学院张志童、李俊彪、程迅段凌飞、姚敏三等奖24 湖南科技学院李喻思杰、李祖平、蔡勇谭永宏、王志堂三等奖25 邵阳学院向彩华、邹陆华、高小伟李菲、余建坤三等奖26 湖南师范大学李武刚成宁湘银泽兰浩、杨进宝三等奖27 湖南师范大学周锦昊马坤曾利斌杨进宝、兰浩三等奖28 长沙理工大学张宽、何坤、张前程马钧、张一斌三等奖29 湖南商学院何志强、刘咏、彭锦阳倪文志、王莉三等奖30 湖南大学寇丽、骆云龙、王坤王绍源、王炼红三等奖31 湖南工程学院唐超龙、胡拚、李拔群曾志刚、郭照南三等奖32 长沙理工大学姜涛、李凌辉、廖加竞马钧、樊绍胜三等奖33 中南林业科技大学孙恺泽、刘雄超、宴海涛朱俊杰三等奖34 湖南科技大学黄嘉杰、戴超、邓旺宇曾福照、吴亮红优胜奖35 湖南科技大学郭石雷、卢泽、李声誉吴亮红、曾照福优胜奖36 湖南科技大学刘学兵、李虹、肖继伟詹杰、李志坚优胜奖37 国防科技大学赵飞鸿、李成鑫、赖格关永峰、陆珉优胜奖38 长沙理工大学王彬、黄健、白剑锋马钧、樊绍胜优胜奖39 湘潭大学田海波、廖少翔、卢世铭刘奇能、肖业伟优胜奖40 湖南工学院邓可忍、罗雪鹏、罗波王小虎、王韧优胜奖41 湖南师范大学吴永仁巢欢范春平杨进宝、兰浩优胜奖42 湘潭大学董召愿、胡淘尘、伍天意肖业伟、刘奇能优胜奖43 邵阳学院何欣华、莫宁、周文王少杰、许建明优胜奖44 湖南人文科技学院刘国文、李谟炜、周文成钟明生、侯周国优胜奖45 湖南科技学院朱忠造、龚继、黄鹏飞陈光辉优胜奖46 衡阳师范学院黄小飞、李芊芊、刘雄杰朱亚培、杨利容优胜奖47 湘潭大学刘为强、龙海柱、张伟胡洪波、吴亚联优胜奖48 邵阳学院范涛、阳泳、彭猛江世明、梁高卫优胜奖49 湖南工程学院余东升、许旺、何凯燕郭照南、李延平优胜奖50 湖南师范大学范艺馨邹文超卿勇杰邹孝、胡强优胜奖51 中南林业科技大学王淑良、王佩、黄阶周国雄优胜奖52 湘南学院熊春峰、尹珠辉、周加请黄建全、段凌飞优胜奖53 邵阳学院王世玉、王富强、王香英黄乘顺优胜奖54 怀化学院倪望龙、邓志明、蒲艳红肖景、杨恒玲优胜奖55 湖南工学院冯晓康、李辉、陈善平王韧、王勇刚优胜奖56 湖南工学院欧阳俊、张威、黄亚雄李祖林、伍麟珺优胜奖57 湖南大学李俊、赵远程、曹海涛周腊吾、朱青优胜奖58 长沙学院唐陶波、王辉、宋来峰张文希、谢明华优胜奖59 长沙学院李仕琪、孙捷敏、刘盼谢明华、张文希优胜奖2、B题：程控直流开关稳压电源1 长沙理工大学谢葵、骆要、黄昱马钧、张一斌一等奖2 中南大学李科浇、段超祥、范恒超罗桂娥一等奖3 南华大学邹亮亮、胡家斌、陈华秋曾铁军、赵立宏一等奖4 湖南第一师范学院罗斌肖维柱段四仟李新国、肖杰一等奖5 南华大学李世锋、张海江、韩霆李月华、陈文光一等奖6 湖南文理学院芙蓉学院刘佳、易鹏、易暄伍宗富、梅彬运一等奖7 湖南工业大学马溪遥、王斐、吴浪戴圣伟、聂辉一等奖8 湖南理工学院刘彪、廖斌、尚磊吴建辉、陈松二等奖9 南华大学施琪、陈熙、陈方方文杰、陈文光二等奖10 湖南城市学院姚洲、刘磊、刘博文谭跃、李稳国二等奖11 湖南理工学院彭佳豪、陈晶铭、张俊程望斌、陈松二等奖12 湖南理工学院赵海波、谢泽明、曹红英陈松、吴健辉二等奖13 湖南理工学院刘洋、董喜普、曾荣鑫粟向军、陈松二等奖14 湖南商学院文卓夫、李振斌、刘纪凤倪文志、王莉二等奖15 国防科技大学邹宇航、陈更辉、朱弘博廖灵志、周资伟二等奖16 吉首大学陈文琪、赵辰、李炜毅陈善荣、张榜英三等奖17 湖南工程学院李勇、刘精菁、赵龙武赵振兴、黄望军三等奖18 湖南工业大学刘明旗、谢云、彭伟强戴圣伟、谭会生三等奖19 湖南工业大学张培添、周俊、何武林易吉良、张江洪三等奖20 湖南城市学院田勇、李东、杨凡李稳国、蒋冬初三等奖21 湖南城市学院张建涛、李志平、刘羽鹏杨冰、李稳国三等奖22 湖南工业大学夏炜杰、蔡胜强、陈赛文刘国亮、唐吉三等奖23 南华大学钟小平、朱勇、张朝宏李月华、朱卫华三等奖24 湖南大学黄炜、主大宁、邓传洁温和、楚锋三等奖25 衡阳师范学院南岳学院刘俊、黄亭、袁少君谢宇希、刘洪波优胜奖26 衡阳师范学院刘一志、陶连明、贺彬黄顺、谭岳衡优胜奖27 衡阳师范学院南岳学院李湘滔、欧阳旭、唐峰唐建锋、王文静优胜奖28 湖南大学程颐、朱相军、范乃元全惠敏、马子骥优胜奖29 湖南工业大学周楚刚、刘阳、刘典伟于惠钧、肖满生优胜奖30 衡阳师范学院南岳学院欧伟、李响茂、黄爽黄顺、罗昌由优胜奖31 怀化学院何玲妮、蒋聂、曾庆龙朱俊标、舒君优胜奖3、C题：自动增益控制放大器1 中南大学张凡、黄武元、李芝浩罗桂娥一等奖2 长沙理工大学赵川、陈勇、尹雅君马钧、李鸿一等奖3 长沙理工大学陈建成、周锋、刘荣芳马钧、蔡灏一等奖4 长沙理工大学陈小龙、戴其城、崔文飞马钧、张一斌一等奖5 中南大学李建权、任士鑫、朱军楠彭卫韶一等奖6 湖南科技大学王仁超、王海成、王文栋曾照福、韦文祥一等奖7 湖南理工学院南湖学院唐江、江武、田培、胡文静、刘翔一等奖8 长沙理工大学谢葵、骆要、黄昱马钧、张一斌一等奖9 中南大学刘峰、刘宇卓、欧阳豪曹宏宇一等奖10 中南大学潘冬、赫玉莹、边疆宋学瑞一等奖11 湖南工业大学张永福、颜焕、张彤彤谭会生、宓茜二等奖12 长沙学院古铖、张爱明、史明政杨军、刘亮二等奖13 湖南文理学院汪大理、周双兴、刘远鹏王先春、胡惟文二等奖14 湖南科技大学刘朝伟、张浩、周奇峰曾照福、韦文祥二等奖15 怀化学院赵平、子锦福、任一多张涛、钱莹晶二等奖16 湖南师范大学刘秋香卢灵敏许石龙兰浩、汪鲁才二等奖17 中南大学卢军、刘金宝、蔡炳榕姜霞二等奖18 湖南工学院戴志威、陈义、杨潇雷军、王小虎二等奖19 邵阳学院谢良辉、周兴、舒文威许建明、王少杰二等奖20 衡阳师范学院谭平平、陈玉旭、朱孝亮王金江、谢宇希二等奖21 怀化学院申奥迪、严鸿昌、万思源李晓帆、宋庆恒三等奖22 湖南工业大学庞志望、张超、王亮钟春良、欧阳洪波三等奖23 怀化学院王浩、李顺安、唐文彬张涛、周妮三等奖24 南华大学陈俊宏、林永浩、陈新田陈文光、李月华三等奖25 湘潭大学刘平平、李明、王志伟肖业伟、刘奇能三等奖26 吉首大学陈文亮、刘永鑫、林协群胡力、曾庆力三等奖27 怀化学院乐鹏、彭灿灿、邓超杨恒玲、张涛三等奖28 城市学院刘军、彭依豪、刘凯李加升、邱飚三等奖29 湖南工程学院徐美珊、易思政、尹阿婷李延平、曾志刚三等奖30 衡阳师范学院刘敏、肖鹏飞、李胜刘洪波、唐建锋三等奖31 湖南农业大学王一凡、张栋、单伟强康江、罗亚辉三等奖32 湖南大学方冉、汪洋、陈汪勇唐求、谭阳红三等奖33 国防科技大学戴少奇、智帅峰、杨兴隆刘菊荣、韩韬优胜奖4、公开赛A题：四旋翼自主飞行器（A）1 湖南理工学院罗民、陆元桃、唐滔陈松、李宏民一等奖2 国防科技大学王思宇、刘轶、江城廖灵志、王建文二等奖3 湖南工程学院胡拼、李拔群、唐梓傑曾志刚、陈亚琼三等奖4 湖南大学黄玉俊、林国斌、张麟威周冰航、银翔三等奖5 湘潭大学王波、邝乐、常德肖业伟、刘奇能优胜奖6 中南大学李炜坤、薛喜辉、卞栋磊曹宏宇优胜奖7 湖南农业大学李荣伟、于强、赵辛茹康江、刘利方优胜奖5、公开赛B题：四旋翼自主飞行器（B）1 湖南理工学院杨陈民、聂敏航、李勇奇张敏、伍健辉一等奖2 长沙理工大学张洪龙、汪中原、吴静雯郑斌、马钧二等奖3 湖南大学杨洪、胡玉光、陈谢沅澧毛旭光、吴桂清三等奖4 湖南农业大学黄杰、单伟强、王鑫康江、李旭三等奖5 湖南人文科技学院刘国文、李谟炜、周文成侯周国、王善伟三等奖6 湖南文理学院奉强、聂庆春、黄轶伍宗富、王文虎优胜奖。

2013年全国大学生电子设计竞赛四旋翼自主飞行器（B题）【本科组】2013年9月7日摘要：本系统由数据采集、数据信号处理和飞行姿态和航向控制部分组成。

系统选用瑞萨R5F100LEA单片机作为主控芯片，对从MPU-6050芯片读取到的一系列数据进行PID算法处理并给飞行器的电调给出相应指令从而达到对飞行器的飞行姿态的控制。

采用MPU-6050芯片采集四旋翼飞行器的三轴角速度和三轴角加速度数据。

用红外传感器来检测出黑色指示线，以保证飞行器不脱离指定飞行区域及达到指定圆形区域。

利用超声波传感器来检测飞行器与地面的距离，以保证飞行器能越过一米示高线。

利用电磁铁来吸取和投放铁片。

关键词：瑞萨R5F100LEA单片机 MPU-6050模块红外传感器循迹电磁铁拾取铁片超声波测距 PID算法1目录1系统方案 (3)1.1控制系统的选择 (3)1.2飞行姿态控制的论证与选择 (3)1.3高度测量模块的论证与选择 (3)1.4电机调速模块的选择 (3)1.5循迹模块的方案选择 (3)1.6薄铁片拾取的方案的论证与选择 (3)1.7角速度与角加速度测量模块选择 (4)2设计与论证 (4)2.1控制方法设计 (4)2.1.1降落及飞行轨迹控制设计 (4)2.1.2飞行高度控制设计 (4)2.1.3飞行姿态控制设计 (5)2.1.4铁片拾取与投放控制设计 (5)2.2参数计算 (5)3电路与程序设计 (6)3.1系统组成 (6)3.2 原理框图与各部分电路图 (6)3.2.1原理框图 (6)3.3系统软件与流程图 (6)4测试方案与测试结果 (7)4.1测试方案 (7)4.2测试条件与仪器 (7)4.3测试结果分析 (7)5结论 (8)附录 (8)附一：元器件明细表 (8)附二：仪器设备清单 (8)附三：源程序 (8)2一系统方案本系统主要由控制模块、薄铁片拾取、高度测量模块、电机调速模块、循迹模块、角速度和角加速度模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

附录1
2013年全国大学生电子设计竞赛山西赛区国家奖获奖名单
本届大赛题目：
A题：单相AC-DC变换电路（本科组）
B题：四旋翼自主飞行器（本科组）
C题：简易旋转倒立摆及控制装置（本科组）
D题：射频宽带放大器（本科组）
E题：简易频率特性测试仪（本科组）
F题：红外光通信装置（本科组）
G题：手写绘图板（本科组）
J题：电磁控制运动装置（专科组）
K题：简易照明线路探测仪（专科组）
L题：直流稳压电源及漏电保护装置（专科组）
附录2
2013年全国大学生电子设计竞赛山西赛区参赛队获奖情况
（本科组）
附录3
2013年全国大学生电子设计竞赛山西赛区参赛队获奖情况
（高职高专组）。

以赛促学以赛促教以赛促建以赛促学以赛促教以赛促建摘要：多年来物理与电工电子实验教学示范中心在组织参加各种实践技能竞赛方面积累了很多经验。

本文就如何通过组织学生参加实践技能大赛，从而提高学生的应用型能力培养，促进教师的课堂教学、专业建设及促进实验示范中心建设，探索示范中心建设途径等方面提出了建议。

关键词：实验教学；示范中心；实践技能；竞赛中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-932402-0217-02一、前言本科院校的人才培养大致可分为三类，即研究型人才、应用型人才和技能型人才。

研究型大学主要培养学术型人才，高职高专主要注重培养技能型人才，应用型本科院校主要培养技术型人才，即应用型人才【1】。

仲恺农业工程学院是广东省省属高校，在学校迎接国家教育部本科教学水平评价过程中，曾明确自身定位――培养应用型人才学校。

因此如何培养应用型人才是摆在我们面前的一个课题。

不少学校与专业提出了校内与校外学制的“3+X模式〞、“知识、能力与素质的三位一体模式〞、“产、学、研相结合模式〞等等应用型人才培养模式，在培养应用型人才方面积累了不少经验【2】。

也有高校从实践教学环节入手，探索实验教学示范中心建设对应用型人才培养的途径[3-4]。

相对一些省属二类本科院校在根底相对较弱、底子较薄的情况下，如何走出自己的建设实验教学示范中心的路子，是摆在我们面前的一个大问题。

本文准备从实验教学示范中心建设角度，总结与分析近几年物理与电工电子实验教学示范中心参加广东省各种实验技能大赛，以及全国各种技能设计创新大赛的经验与效果，以期对物理与电工电子实验教学示范中心建设有所启示。

二、“以赛促学、以赛促教、以赛促建〞强化实验教学示范中心建设1.以赛促学，培养学生学习兴趣。

物理与电工电子实验教学示范中心组织学生通过参加各种实践技能大赛，有效地促进了学生对专业的学习兴趣与动力。

以大学生电子设计大赛为例：全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动。

可编辑修改精选全文完整版四旋翼飞行器〔A 题〕参赛队号：20140057号四旋翼飞行器设计摘要：四旋翼作为一种具有构造特殊的旋转翼无人飞行器，与固定翼无人机相比，它具有体积小，垂直起降，具有很强的机动性，负载能力强，能快速、灵活的在各个方向进展机动，构造简单，易于控制，且能执行各种特殊、危险任务等特点。

因此在军用和民用领域具有广泛的应用前景如低空侦察、灾害现场监视与救援等。

多旋翼无人机飞行原理上比拟简单，但涉及的科技领域比拟广，从机体的优化设计、传感器算法、软件及控制系统的设计都需要高科技的支持。

四旋翼无人机的飞行控制技术是无人机研究的重点之一。

它使用直接力矩，实现六自由度〔位置与姿态〕控制，具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特性。

此外，由于飞行过程中，微型飞行器同时受到多种物理效应的作用，还很容易受到气流等外部环境的干扰，模型准确性和传感器精度也将对控制器性能产生影响，这些都使得飞行控制系统的设计变得非常困难。

因此，研究既能准确控制飞行姿态，又具有较强抗干扰和环境自适应能力的姿态控制器是微小型四旋翼飞行器飞行控制系统研究的当务之急。

一、引言：1.1 题目理解：四旋翼飞行器，顾名思义，其四只旋转的翅膀为飞行的动力来源。

四只旋转翼是无刷电机，因此对于无刷电机的控制调速系统对飞行器的方案一：选择Coldfire系列芯片作为系统控制的主控板，因为在以往队员们做过飞思卡尔智能车竞赛，对此系列的芯片做的比拟熟悉，芯片功能强大，但以往做的核心板较大，所需的电路较多，考虑到四轴飞行器的轻便，故而不太是一个很理想的选择。

方案二：主控板使用STM32。

STM32板子的I/O口很多，自带定时器和多路PWM，可以实现的功能较多，符合实验要求。

Stm32迷你板在体积和重量上也不是很大，对飞机的载重量要求不是很高。

综上所述，我们一致决定使用STM32 MMC10作为此次大学生电子竞赛的主控板。

2.2 飞行姿态的方案论证：方案一：十字飞行方式。