[飞行器,毕业设计,本科]基于四轴飞行器的合训类本科毕业设计实践研究
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四轴飞行器毕业设计.
目 录摘 要 .................................................................... I ABSTRACT . (II)第1章 绪论 (1)1.1 前言 (1)1.2 本课题研究意义 (1)1.3 国内外研究成果 (2)1.4 本课题主要研究内容 (2)1.4.1 研究主要内容 (2)1.4.2 研究方案 (3)1.5 系统设计框图 (3)第2章 四轴飞行器硬件组成 (5)2.1 DIY 四轴飞行器介绍 (5)2.1.1 四轴飞行器 (5)2.1.2 DIY 操作 (5)2.2 部分器件的作用介绍 (6)2.2.1 无刷直流电机 (6)2.2.2 电子调速器 (6)第3章 姿态传感器介绍 (7)3.1 三轴加速度计 (7)3.1.1 传感器原理 (7)3.1.2 ADXL345 (8)3.2 三轴陀螺仪 (9)3.2.1 概述 (9)3.2.2 传感器原理 (10)3.2.3 ITG-3200 (11)3.3 三轴磁场传感器 (11)3.3.1 传感器原理 (11)3.4 本章小结 (11)第4章 飞行器模型分析 (13)4.1 概述 (13)4.1.1 飞行器飞行原理 (13)4.1.2 四轴飞行器模型建立办法 (14)4.2 力或力矩与螺旋桨的关系 (14)4.2.1 升力和扭矩关系 (15)4.2.2 阻力和侧向力矩的关系 (15)4.2.3 L Q D T C C C C 、、、的建立 (16)第5章 算法设计 (19)5.1 悬停控制算法设计 (19)5.1.1 悬停算法分析 (19)5.1.2 PID 算法选择分析 (21)5.1.3 PID三个参数的大小对于响应波形的影响 (21)5.1.4 模糊控制规则的建立 (21)5.1.5 模糊控制表的建立 (22)5.1.6 小结 (22)5.2 运动算法设计 (22)5.2.1 运动时和悬停时的差别 (23)5.2.2 Z轴旋转解决办法设计 (23)5.2.3 固定倾斜解决办法 (24)5.2.4 控制算法小结 (24)5.3 九轴数据的融合算法 (24)5.3.1 关于数据融合必要性的分析 (25)5.3.2 加速度计与陀螺仪的数据融合 (25)第6章程序设计 (27)6.1 程序设计思想 (27)6.1.1 程序方案 (27)6.2 串口接收数据并重装 (27)6.2.1 概述 (27)6.2.2 程序设计 (28)6.3 PID算法程序 (28)6.4 电调PWM信号 (29)总结 (30)论文小结 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录一： (34)附录二： (41)22015届电气工程与自动化专业毕业设计（论文）摘要今年来航模界的目光已经从固定轴飞行器转移到了多旋翼飞行器的设计上。
四轴飞行器设计毕业设计论文
目录第一部分设计任务与调研 (1)1研究背景 (1)2毕业设计的主要任务 (1)第二部分设计说明 (2)1理论分析 (2)2设计方案 (6)2.1 微控制器的选择 (6)2.2 无线模块的选择 (7)2.3 其他模块图片 (9)第三部分设计成果 (10)第四部分结束语 (11)第五部分致谢 (12)第六部分参考文献 (13)第一部分设计任务与调研1研究背景四轴飞行器具备VTOL(Vertical Take-Off and Landing，垂直起降)飞行器的所有优点，又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点，具有广阔的应用前景。
可应用于军事上的地面战场侦察和监视，获取不易获取的情报。
能够执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务，可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。
在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。
工业上可以用在安全巡检，大型化工现场、高压输电线、水坝、大桥和地震后山区等人工不容易到达空间进行安全任务检查与搜救工作，能够对执行区域进行航拍和成图等。
因此，四轴飞行器的研究意义重大。
2毕业设计的主要任务本设计基于Arduino平台的四轴飞行器，包括Arduino最小系统、传感器模块、供电模块、电机驱动模块、蓝牙通讯模块等部分组成。
通过Arduino最小系统采集各传感器模块的数据并进行分析，将处理结果送入电机驱动模块进行姿态调整，实现四轴平稳飞行，系统框图如下：图1 系统框图第二部分设计说明1理论分析设计一个基于Arduino开源硬件平台的最小系统板，采集传感器的数据，传递给主芯片，芯片通过具体算法得出数据调整翼动部分实现水平。
下面将分析一种常见的四轴飞行器姿态解算方法，Mahony的互补滤波法。
此法简单有效，先定义Kp，Ki，以及halfT 。
Kp，Ki，控制加速度计修正陀螺仪积分姿态的速度halfT ，姿态解算时间的一半。
此处解算姿态速度为500HZ，因此halfT 为0.001#define Kp 2.0f#define Ki 0.002f#define halfT 0.001f初始化四元数float q0 = 1, q1 = 0, q2 = 0, q3 = 0;定义姿态解算误差的积分float exInt = 0, eyInt = 0, ezInt = 0;以下为姿态解算函数。
四轴飞行器的设计
深圳大学本科毕业论文（设计）题目: 四轴飞行器的设计姓名: * * *专业: 机械设计制造及其自动化学院: 机电工程学院学号: 12880008指导教师:* * *职称：2016年 4月 19日深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目《》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。
除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
本人完全意识到本声明的法律结果。
毕业论文（设计）作者签名：日期：年月日目录一．综述 (7)（一）产品发展历史 (7)（二）项目研究现状 (7)（三）研究目的 ............................................................................. 错误!未定义书签。
（四）主要研究内容 . (8)二．产品工作原理 (9)（一）产品技术方案的提出 (9)（二）产品总体结构 (9)（三）产品工作原理 (9)三．产品结构设计 (11)（一）产品性能要求 (15)（二）产品设计计算 (15)1.参数选择 (15)2.估算整机重量 (16)3.功率计算 (17)4.上下平板连接使用螺纹连接类型及连接件选择 (17)5.机身支架与马达底座之间控轴公差与配合 (18)（三）产品结构设计 (21)1.产品装配图 (21)机架装配 (22)电机装配 (23)脚架装配 (24)2.产品零件图 (25)缓冲套 (25)脚架 (25)马达底座 (26)下平板 (26)橡胶套1 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
橡胶套2 (27)四．结构分析与试验 (29)结论 (30)【摘要】Solidworks软件是美国Solidworks公司开发的三维CAD软件，是世界上第一个基于windows开发的三维CAD软件，功能强大、易学易用与技术创新是Solidworks软件的三大特点。
大学实验飞行器实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过实际操作，了解实验飞行器的设计原理、制造过程以及飞行性能，掌握实验飞行器的操控技巧，提高学生在航空领域的实践能力和创新意识。
二、实验内容1. 实验飞行器的设计与制造2. 实验飞行器的调试与测试3. 实验飞行器的操控与飞行4. 实验数据的采集与分析三、实验过程1. 实验飞行器的设计与制造（1）设计阶段：根据实验要求，选择合适的飞行器类型，如固定翼、旋翼等。
确定飞行器的尺寸、重量、翼面积等关键参数，并绘制相应的结构图。
（2）制造阶段：根据设计图纸，选用合适的材料，如木材、塑料等，进行飞行器的制造。
包括机身、机翼、尾翼、螺旋桨等部件的加工与组装。
2. 实验飞行器的调试与测试（1）静态调试：检查飞行器的各部件连接是否牢固，调整飞行器的重心，确保飞行时的稳定性。
（2）动态测试：在风洞中测试飞行器的气动性能，如升力、阻力等。
根据测试结果，对飞行器进行必要的调整。
3. 实验飞行器的操控与飞行（1）操控培训：学习飞行器的操控技巧，包括起飞、降落、悬停、前进、后退、转弯等。
（2）飞行实践：在飞行员的指导下，进行飞行器的实际操作，熟悉飞行器的性能。
4. 实验数据的采集与分析（1）数据采集：在飞行过程中，使用传感器采集飞行器的速度、高度、角度等数据。
（2）数据分析：对采集到的数据进行分析，评估飞行器的性能，找出存在的问题，并提出改进措施。
四、实验结果与分析1. 实验飞行器的设计与制造符合预期，各项参数满足实验要求。
2. 经过调试与测试，飞行器的性能稳定，能够满足飞行需求。
3. 在飞行实践中，操作者掌握了飞行器的操控技巧，飞行效果良好。
4. 数据分析结果显示，飞行器的性能指标达到了预期目标，但在某些方面仍有提升空间。
五、实验总结本次实验飞行器实验，使学生对实验飞行器的设计、制造、调试、操控等方面有了更深入的了解。
通过实际操作，提高了学生的实践能力和创新意识。
以下是本次实验的几点体会：1. 实验飞行器的设计与制造需要综合考虑多方面因素，如材料、结构、性能等。
四轴飞行器毕业设计
四轴飞行器毕业设计四轴飞行器毕业设计一、引言四轴飞行器，也被称为无人机，是一种能够在空中自由飞行的飞行器。
随着无人机技术的不断发展，四轴飞行器已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
本文将探讨四轴飞行器的毕业设计，包括设计目标、关键技术和未来发展方向。
二、设计目标在进行四轴飞行器毕业设计时，首先需要确定设计目标。
设计目标可以包括飞行器的尺寸、飞行距离、飞行时间、负载能力等。
根据设计目标，可以选择合适的材料和组件，并进行系统设计和优化。
三、关键技术1. 飞行控制系统飞行控制系统是四轴飞行器的核心部分，包括飞行控制器、传感器和执行机构。
飞行控制器负责接收传感器数据，计算飞行器的姿态和位置，并控制执行机构完成相应的动作。
传感器可以包括陀螺仪、加速度计、磁力计等，用于感知飞行器的姿态和环境信息。
执行机构可以包括电机、螺旋桨等，用于产生推力和控制飞行器的姿态。
2. 遥控系统遥控系统是四轴飞行器与操作者之间的桥梁，通过遥控器或手机APP等设备，操作者可以控制飞行器的起飞、降落、悬停、飞行方向等动作。
遥控系统需要具备稳定的信号传输和响应速度，以确保飞行器的安全和稳定性。
3. 导航系统导航系统可以包括GPS、惯性导航系统等，用于确定飞行器的位置和航向。
导航系统可以帮助飞行器实现自主飞行、航线规划和自动返航等功能。
在设计导航系统时，需要考虑精度、可靠性和功耗等因素。
四、未来发展方向随着无人机技术的不断进步，四轴飞行器的未来发展方向也越来越广阔。
以下是几个可能的发展方向：1. 智能化未来的四轴飞行器将更加智能化，可以通过人工智能和机器学习等技术，实现自主飞行、智能避障和目标识别等功能。
智能化的四轴飞行器可以广泛应用于农业、物流、安防等领域。
2. 多功能未来的四轴飞行器将具备更多的功能，例如搭载摄像头、传感器和激光雷达等设备，实现航拍、测绘和环境监测等任务。
多功能的四轴飞行器可以满足不同领域的需求，提高工作效率和减少人力成本。
四轴无人机毕业设计任务书
四轴无人机毕业设计任务书一、任务概述本毕业设计任务旨在开发一款四轴无人机，具备基本的飞行功能、遥控功能、图像传输功能和自主飞行功能。
设计要求充分考虑无人机的安全性、稳定性、可操作性和低成本，同时具备实际应用的可行性。
二、任务要求1. 无人机基本参数：•尺寸：最大展开尺寸不超过XX厘米×XX厘米×XX厘米；◦ 重量：最大起飞重量不超过XX千克；◦ 飞行时间：单次充电最大飞行时间不少于XX分钟；◦ 飞行速度：最大飞行速度不超过XX米/秒。
2. 无人机硬件系统：•飞行控制系统：包括加速度计、陀螺仪、GPS模块等传感器，以及相应的控制电路；◦ 电动机及驱动系统：提供足够的推力以实现飞行，并配备电子调速器（ESC）以控制电动机转速；◦ 电池及充电器：提供足够的能量以支持无人机飞行，并需具备保护电路以防止过充、过放和短路；◦ 遥控设备：包含遥控器、接收器等。
3. 无人机软件系统：•飞行控制软件：实现无人机的稳定飞行、遥控指令接收等功能；◦ 图像传输软件：实现无人机拍摄画面的实时传输；◦ 自主飞行软件：根据预设航线或GPS导航实现无人机的自主飞行。
4. 安全性能：•具备异常情况下的自动降落功能；◦ 配备紧急停飞开关，可在紧急情况下切断电源，使无人机立即停止运动。
5. 其他要求：* 设计文档齐全，包括硬件设计、软件设计、测试报告等；* 具备基本的地面测试和飞行测试，确保无人机性能达标。
三、时间安排与进度计划本毕业设计任务计划为期XX个月，具体时间安排与进度计划如下：1. 第1个月：进行市场调研和文献资料收集，确定设计方案，完成硬件选型和软件框架搭建；2. 第2-3个月：进行硬件电路设计和制作，包括飞行控制系统、电动机驱动系统、电池及充电器等；3. 第4-5个月：进行软件编程和调试，包括飞行控制软件、图像传输软件和自主飞行软件等；4. 第6-7个月：进行地面测试和初步飞行测试，对软硬件系统进行优化调整；5. 第8-9个月：进行更全面的飞行测试，包括在不同环境下的性能测试和安全性评估；6. 第10-11个月：整理设计文档，撰写毕业论文；7. 第12个月：进行毕业设计答辩。
基于STM32的四旋翼飞行器的设计与实现共3篇
基于STM32的四旋翼飞行器的设计与实现共3篇基于STM32的四旋翼飞行器的设计与实现1基于STM32的四旋翼飞行器的设计与实现四旋翼飞行器可以说是近年来无人机发展的代表，其在农业、环保、救援等领域的应用越来越广泛。
本文将介绍基于STM32的四旋翼飞行器的设计与实现，着重讲解硬件设计和程序开发两个方面的内容。
一、硬件设计1、传感器模块四旋翼飞行器需要各种传感器模块来获取飞行状态参数，包括加速度计、陀螺仪、罗盘、气压计等。
其中，加速度计和陀螺仪通常被集成在同一个模块中，可以采用MPU6050或MPU9250这种集成传感器的模块。
气压计则可以选择标准的BMP180或BMP280。
罗盘的选型需要考虑到干扰抗性和精度，常用HMC5883L或QMC5883L。
2、电机驱动四旋翼飞行器需要四个电机来驱动，常用的电机是直流无刷电机。
由于电机电压较高，需要使用电机驱动模块进行驱动。
常用的电机驱动模块有L298N和TB6612FNG等。
3、遥控器模块飞行器的遥控器模块通常由一个发射器和一个接收器组成。
发射器采用2.4G无线传输技术，可以通过遥控器上的摇杆控制飞行器，遥控器还可以设置飞行器的航向、高度等参数。
接收器接收发射器传来的信号，必须与飞行器的控制系统进行通信。
4、飞行控制器飞行控制器是飞行器的核心部分，它通过传感器模块获取飞行状态参数，再结合遥控器模块传来的控制信号，计算出飞行控制指令，驱动电机模块控制飞行器的不同动作。
常用的飞行控制器有Naze32、CC3D、Apm等，本文将采用开源的Betaflight飞行控制器。
二、程序开发1、Betaflight固件烧录Betaflight是一款基于Cleanflight的开源固件，它具有良好的稳定性和强大的功能。
将Betaflight固件烧录到飞行控制器中需要使用ST-Link V2工具，同时需要在Betaflight Configurator中进行配置，包括传感器矫正、PID参数调整、遥控器校准等。
四旋翼飞行器毕业论文
四旋翼飞行器毕业论文随着科技的不断发展和人们生活水平的不断提高，现代航空技术取得了长足的发展，航空器种类日益丰富，其中四旋翼飞行器也越来越受到人们的关注和喜欢。
四旋翼飞行器是一种由四个电动机驱动旋转的旋翼，通过不同旋翼旋转速度的协调，控制飞行器的飞行姿态，实现飞行的目的。
它具有体积小、重量轻、机动性好、简单易操作等优势，同时可完成多种飞行任务，如航拍、搜救、越野竞速等。
本篇毕业论文将从四旋翼飞行器的发展历程、工作原理以及其在军事和民用领域上的应用等方面进行详细介绍。
一、四旋翼飞行器的发展历程早在20世纪60年代，美国国防部就开始研制一种可以远距离侦察和无人攻击的，能够垂直起降的飞行器，即直升机无人机。
后来随着电子技术的发展，直升机无人机逐渐淘汰，直到四旋翼飞行器出现。
1970年代，欧洲某个国家开始研制一种四旋翼飞行器，以执行监察、识别突发事件、洪灾救援等多种任务。
1990年代，美国开始研制四旋翼飞行器，主要用于情报收集和巡逻。
而到了21世纪，四旋翼飞行器开始进入了广泛应用的时期，被应用于工业、航拍、救援等不同领域。
二、四旋翼飞行器的工作原理四旋翼飞行器的工作原理就是通过控制各电机的旋转速度实现不同方向的推力，进而控制飞行姿态。
四旋翼飞行器包含四个电机，通过正反转和加减速控制旋翼的旋转速度，以实现飞行。
不同的旋翼间通过协调的控制实现整体运动，达到平稳飞行和各种飞行姿态的控制。
三、四旋翼飞行器的应用四旋翼飞行器在不同领域均有广泛应用，如：1、民用领域主要应用于航拍、农业、物流、救援等。
在航拍领域，四旋翼飞行器可以飞入空旷的天际，实现高清晰度的照片和视频拍摄。
而在农业方面，四旋翼飞行器可以对农作物进行施肥、喷洒农药等工作，提高农业效率。
此外，四旋翼飞行器还被应用于物流配送和救援等领域。
2、军事领域四旋翼飞行器在军事领域的作用主要是情报收集和实施巡逻。
四旋翼飞行器可以远程操控，对敌方情况进行监测和侦察，收集有用信息，并可以执行攻击任务。
四轴毕业设计
四轴毕业设计四轴毕业设计一、引言四轴毕业设计是一项极具挑战性的任务，它要求学生将理论知识与实践技能相结合，设计并制造出一架能够稳定飞行的四轴飞行器。
本文将探讨四轴毕业设计的重要性、设计过程中的关键问题以及可能的解决方案。
二、背景随着无人机技术的快速发展，四轴飞行器成为了热门的研究领域。
它具有灵活性高、操控性好等优点，被广泛应用于航拍、农业、救援等领域。
因此，通过参与四轴毕业设计，学生能够深入了解无人机的原理和设计过程，为未来从事相关工作打下坚实的基础。
三、设计过程1. 需求分析在开始设计之前，需要明确设计的目标和需求。
这包括飞行器的最大飞行高度、飞行时间、负载能力等。
通过分析需求，可以为后续的设计和测试提供指导。
2. 组件选择四轴飞行器的设计涉及到多个组件的选择，包括电机、电调、飞控、传感器等。
在选择组件时，需要考虑其性能、可靠性和兼容性。
同时，还需要注意组件的价格和供应渠道，以确保项目的可行性。
3. 结构设计四轴飞行器的结构设计是关键的一步。
它包括框架设计、螺旋桨安装、电池固定等。
设计师需要考虑飞行器的稳定性、重心位置以及对外界干扰的抵抗能力。
通过使用CAD软件进行三维建模和仿真，可以在设计阶段尽早发现问题并进行改进。
4. 控制系统设计四轴飞行器的控制系统是实现稳定飞行的关键。
它包括姿态控制、高度控制、位置控制等。
设计师需要选择合适的控制算法，并将其实现在飞控硬件上。
同时，还需要进行系统调试和参数优化，以提高飞行器的性能和稳定性。
5. 飞行测试设计完成后，需要进行飞行测试来验证设计的可行性和性能。
测试过程中，需要注意安全问题，并进行数据记录和分析。
根据测试结果，可以对设计进行改进和优化，以达到预期的飞行效果。
四、关键问题与解决方案1. 稳定性问题四轴飞行器的稳定性是设计中的一个重要问题。
通过使用加速度计、陀螺仪和气压计等传感器，可以实时检测飞行器的姿态和位置，从而进行控制调整。
此外，使用PID控制算法可以对姿态进行稳定控制。
基于arm的四轴飞行器的设计
毕业设计（论文）题目：基于ARM的四轴飞行器的设计*名：**学号： **********专业：电子信息工程班级： 01所在学院：电气信息学院2013年 5 月目录摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题内容 (2)第二章总体设计 (5)2.1 系统组成 (5)2.2 软硬件功能分配 (5)2.3 I/O口分配 (6)第三章理论及计算 (9)3.1 滤波算法 (9)3.2 姿态转换与数据融合算法 (14)3.3 平衡控制算法 (17)3.4 飞行控制算法 (19)第四章硬件设计 (23)4.1 STM32最小系统电路 (23)4.2 电源供应电路 (24)4.3 各传感器驱动电路 (25)4.4 主控板PCB (28)第五章软件设计 (31)5.1 程序流程设计 (31)5.2 底层驱动子程序设计 (32)5.3 飞行姿态检测子程序设计 (33)5.4 平衡自稳子程序设计 (35)5.5 上位机数据采集子程序设计 (35)第六章调试 (37)总结 (41)致谢 (43)参考文献 (45)摘要四轴飞行器是一种集单片机技术、传感器技术、自动控制原理、无线传输技术于一身的机电一体化智能机器人。
该系统可在空中自动实现悬停，并可由人工无线控制航向以及飞行速度。
系统主要集成了内核为Cotex-M3的ARM主控芯片STM32F103、集三轴加速度计和三轴陀螺仪于一体的传感器芯片MPU6050、三轴地磁仪芯片HMC5883、高灵敏度气压计BMP180、高清晰度液晶显示模块OLED、无线传输模块NRF24L01、蓝牙串口等。
系统利用C语言进行开发，数据采集使用IIC总线协议，数字信号滤波采用一阶低通滤波、互补滤波以及滑动窗口滤波，系统控制使用增量式PID以及位置式PD算法，并在设计中使用到了MDK4.0、Altium Designer9.0、虚拟示波器、串口调试助手以及PROE5.0等开发工具。
四轴飞行器的设计与研究
（４）ＰＩＤ控 制器 。ＰＩＤ控 制 器 的作 用 是
行 器 可 以实 现 电 力 设 备 的 空 中 红 外测 温 等 。
３ 四轴飞行器的应用展望
四 周 飞 行 器 的 应 用 前 景 十 分 广 泛 ， 例 如 在机场可 以可加装蜂 鸣器模仿 老鹰等猛 禽的叫 声来驱散鸟类 ，也可 以增加其称重 能力加装农 药喷洒装 置用 于给高树 喷洒 农药，电力公司可 以使 用 它 来巡 视 高压 电 力 线 路 等 以 便 及 时 发 现 线路故障隐患，众多快 寄公司正在研 究使 用四 周 飞 行 器 等 小 型 无 人 飞 行 器 来 实 现 城 市 中 近 距 离 的 快 寄 业 务 ， 甚 至 于 未 来 的 一 天 四 轴 飞 行 器 有可能作为人类 出行 的工具代 替私家车 以改善 地 面 交 通 拥 堵 的 问题 ，
四轴飞行器 （ＭＡＡＶ）是无人飞行器的一 种 ，应用 四个对称十字交叉分布螺旋桨，调整 螺旋桨转速控制飞行器各种飞行姿态 ，可 以实 现地面控制飞行和 自主飞行两种控制方式 ，随 着传感器和微处理器技术 的发展 ，四轴飞行器 也得到 了快速发展 。四周飞行器的应用领域十 分广泛 ，从军事领域侦察到测绘航拍甚至于表 白求婚无 不见其 身影 ： 自主 飞行模式 的实现解 放了控 制者的劳动 ，大大节省 了人力 。
道 ；姿态传感器需要有加速度传感器和角度传 感器两种 ，为飞行控制系统提供飞行器姿态数
无线通 讯模块
据 ；选用无刷 电机作为飞行器 的驱动 电机 ，需
要设计 电子调速器作为 电机驱动模块 ，而且需
要单独设计 ，另外考虑到开关频率特性 ，电机
驱动模块与 电机一一对应 ，频率一致。 １．２ 系统 软 件 设 计
１．１ 系统 硬 件 设 计
行 器 可 以实 现 电 力 设 备 的 空 中 红 外测 温 等 。
３ 四轴飞行器的应用展望
四 周 飞 行 器 的 应 用 前 景 十 分 广 泛 ， 例 如 在机场可 以可加装蜂 鸣器模仿 老鹰等猛 禽的叫 声来驱散鸟类 ，也可 以增加其称重 能力加装农 药喷洒装 置用 于给高树 喷洒 农药，电力公司可 以使 用 它 来巡 视 高压 电 力 线 路 等 以 便 及 时 发 现 线路故障隐患，众多快 寄公司正在研 究使 用四 周 飞 行 器 等 小 型 无 人 飞 行 器 来 实 现 城 市 中 近 距 离 的 快 寄 业 务 ， 甚 至 于 未 来 的 一 天 四 轴 飞 行 器 有可能作为人类 出行 的工具代 替私家车 以改善 地 面 交 通 拥 堵 的 问题 ，
四轴飞行器 （ＭＡＡＶ）是无人飞行器的一 种 ，应用 四个对称十字交叉分布螺旋桨，调整 螺旋桨转速控制飞行器各种飞行姿态 ，可 以实 现地面控制飞行和 自主飞行两种控制方式 ，随 着传感器和微处理器技术 的发展 ，四轴飞行器 也得到 了快速发展 。四周飞行器的应用领域十 分广泛 ，从军事领域侦察到测绘航拍甚至于表 白求婚无 不见其 身影 ： 自主 飞行模式 的实现解 放了控 制者的劳动 ，大大节省 了人力 。
道 ；姿态传感器需要有加速度传感器和角度传 感器两种 ，为飞行控制系统提供飞行器姿态数
无线通 讯模块
据 ；选用无刷 电机作为飞行器 的驱动 电机 ，需
要设计 电子调速器作为 电机驱动模块 ，而且需
要单独设计 ，另外考虑到开关频率特性 ，电机
驱动模块与 电机一一对应 ，频率一致。 １．２ 系统 软 件 设 计
１．１ 系统 硬 件 设 计
基于单片机的四轴飞行器毕业设计
基于单片机的四轴飞行器毕业设计目录摘要 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
ABSTRACT ..................................................................................... 错误!未定义书签。
第1章绪论 .. (1)1.1 论文研究背景及意义 (1)1.2 国内外的发展情况 (2)1.3 本文主要研究内容 (4)第2章总体方案设计 (5)2.1 总体设计原理 (5)2.2 总体设计方案 (5)2.2.1 系统硬件电路设计方案 (5)2.2.2 各部分功能作用 (6)2.2.3 系统软件设计方案 (7)第3章系统硬件电路设计 (8)3.1 Altium Designer Summer 09简介 (8)3.2 总体电路设计 (8)3.2.1 遥控器总体电路设计 (8)3.2.2 飞行器总体电路设计 (10)3.3 各部分电路设计 (10)3.3.1 电源电路设计 (10)3.3.2 主控单元电路设计 (12)3.3.3 无线通信模块电路设计 (13)3.3.4 惯性测量单元电路设计 (16)3.3.5 电机驱动电路设计 (18)3.4 PCB设计 (21)3.4.1 PCB设计技巧规则 (21)3.4.2 PCB设计步骤 (22)3.5 实物介绍 (25)第4章系统软件设计 (27)4.1 Keil MDK5.12简介 (27)4.1.1 Keil MDK概述 (27)4.1.1 Keil MDK功能特点 (27)4.2 软件设计框图 (28)4.3 软件调试仿真 (29)4.4 飞控软件设计 (30)4.4.1 MPU6050数据读取 (30)4.4.2 姿态计算IMU (32)4.4.3 PID电机控制 (32)结论 (36)致谢 (38)参考文献 (39)附录1 遥控器主程序源代码 (40)附录2 飞行器主程序源代码 (45)附录3 遥控器原理图 (50)附录4 飞行器原理图 (51)第1章绪论1.1 论文研究背景及意义图1-1 典型四轴飞行器四轴飞行器是一种具有4个对称旋翼的直升机（如图1-1），具有垂直起降、结构简单、操纵方便及机动灵活等优点，在飞行器上挂载摄像头等模块能够实现许多实用功能。
基于DSP的四旋翼无人飞行器设计-本科毕业论文设计
本科毕业论文（设计）题目基于DSP的四旋翼无人飞行器设计学院电XXXXXXXXX学院专业通信工程年级 2011 级学号 XXXXXXXXXXXXXXX姓名 XXXXXXX指导教师 XX成绩年月日目录摘要： (1)Abstract： (1)第一章导论 (2)1.1四旋翼飞行器技术 (2)1.2四旋翼飞行器技术发展历史 (2)1.3 四旋翼飞行器发展的现状 (3)1.4 微小型四旋翼飞行器发展的关键技术 (3)1.4.1最优化总体设计 (3)1.4.2动力与能源 (3)1.4.3数学模型的建立 (4)1.4.4飞行控制 (4)1.5论文内容安排 (4)第二章四旋翼无人飞行器系统硬件设计 (6)2.1系统方案介绍 (6)2.2主要器件介绍 (6)2.2.1 TMS320F28335介绍 (6)2.2.2 MPU6050介绍 (7)2.2.3 HMC5883L介绍 (7)2.2.4 BMP085介绍 (8)2.2.4 PTN78000W介绍 (9)2.2.5 WIFI模块 (9)2.3系统硬件概述 (10)2.4方案选择 (11)2.4.1方案设计 (11)2.4.1方案比较 (11)2.5硬件平台总体设计 (12)2.5.1电机控制电路 (12)2.5.2 MPU6050+ HMC5883九轴数据采集 (12)2.5.3 WIFI无线通信电路 (13)2.5.4电源电路 (13)第三章四旋翼无人飞行器系统软件设计 (15)3.1四旋翼飞行器系统飞控软件设计 (15)3.1.1四旋翼飞行器运动分析 (15)3.1.2四旋翼飞行器数学建模 (15)3.1.3自主飞行控制算法的设计 (16)3.1.4程序流程图 (17)3.2基于Labview上位机软件设计 (17)3.2.1 Labview介绍 (17)3.2.2基于Labview上位机结构介绍 (18)第四章硬件电路制作和调试 (23)4.1 硬件电路的制作 (23)4.2 硬件调试 (24)4.3 软件调试 (24)4.3.1飞控软件调试 (24)4.3.1上位机软件调试 (24)第5章总结 (26)参考文献： (27)致谢 (28)基于DSP的四旋翼无人飞行器设计XXXXX大学电子信息工程学院，重庆 400715摘要：本文以四旋翼飞行器为研究对象，以TMS320F28335为核心，搭建飞行器硬件平台，实现四旋翼飞器的姿态控制。
四轴飞行器毕业设计论文
四轴飞行器毕业设计论文
摘要：
本文主要介绍了一种四轴飞行器的设计与实现，以满足特定的需求。
通过对四轴飞行器的设计原理、结构、控制方法以及相关技术的介绍和分析，实现了飞行器的简单控制和稳定飞行。
通过实验验证了该设计的可行
性和优越性，为今后更复杂的四轴飞行器的设计提供了一定的基础和参考。
1.引言
2.设计原理
3.设计结构
本文设计的四轴飞行器采用过程控制方式，使用材料和组件包括主控
制器、电池、电机、螺旋桨等。
四个电机驱动四个螺旋桨，通过调节螺旋
桨的转速来实现飞行器的悬停和飞行。
4.控制方法
本文中采用PID控制器来实现对四轴飞行器的控制。
PID控制器可以
根据感知系统的反馈信号实时调整螺旋桨的转速，使飞行器能够在空中保
持平稳的飞行状态。
5.相关技术
在四轴飞行器的设计和实现过程中，涉及到的相关技术包括姿态测量、位置测量、通信协议、无线传输等。
通过这些技术的应用和优化，可以提
高飞行器的性能和使用体验。
6.实验与结果
通过实验验证了该设计的可行性和优越性。
实验结果表明，飞行器能够实现定点悬停、平稳飞行的任务，并具有较好的稳定性和控制性能。
7.结论
本文设计了一种简单的四轴飞行器，并实现了其控制和稳定飞行。
通过对该设计的分析和实验验证，证明了其可行性和优越性。
今后可以基于该设计进一步优化和发展更复杂的四轴飞行器。
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基于四轴飞行器的合训类本科毕业设计实践研究
引言
毕业设计是高等院校培养高素质综合型人才的最后一个阶段，也是学员在任职前经历的一个综合性、实践性很强的教学环节。
在毕业设计过程中，学员在导师的指导下，综合运用本科期间所学的专业知识和基本技能分析、研究和解决一个实际问题，从而提高学员的实践能力和综合素质，其质量是衡量高等院校教育教学水平的一项重要指标。
基础合训类学员的教学目标是培养适应军队现代化建设、打赢信息化战争需要的懂技术、会管理、能指挥的高素质初级指挥军官。
作为从院校走向部队工作岗位的一个过渡，合训类本科毕业设计应该反映作战方法研究和工程技术研究的双重特点，题目要具有一定的应用性和前瞻性，例如各种新型武器装备在作战应用中的现实问题和直接需求。
围绕院校教育向部队靠拢这个主题，针对如何适应部队未来信息化作战需要以及如何培养学员实践动手能力和激发学习兴趣等问题，笔者所在教研室在AR.Drone四轴飞行器的基础上开展了合训类本科毕业设计的探索，从选题、开题、指导、演示到答辩等整个环节采取了一系列措施。
A R .D rone飞行器和选题介绍
当前，无人作战平台、自治系统在现代化战争中得到广泛应用，无人飞行器凭借成本低、适应力强、出勤率高、零伤亡等特点成为现代战争的重要组成部分。
无人飞行器如何完成作战任务、如何进行技术革新是现代军人面临的问题。
作为未来信息化战争的主力军，合训学员应该了解、应用、革新无人飞行器等新型武器装备。
近两年来，我们以AR.Drone四轴飞行器为平台，开展面向无人飞行器控制软件创新实验的合训类本科毕业设计，旨在提高学员对信息化装备的操控能力和技术革新能力，并了解信息化装备战斗力生成的一般模式和创新思维。
AR.Drone是法国Parrot公司开发的一款遥控四轴飞行器，计算机、平板电脑和智能手机等设备可以通过Wi-Fi网络对其进行远程控制。
AR.Drone有4个无刷内转马达以及陀螺仪、加速度计、磁强计、超声波等传感器，配备两个摄像头，使用ARM A8 CPU和Linux操作系统。
计算机可以通过网络发送指令控制飞行器动作以及获取状态、角度、海拔、速度等飞行数据和传感器获取的各种数据，尤为重要的是AR.Drone还提供丰富的二次开发接口和成熟的SDK开发环境。
在AR.Drone平台上，我们围绕飞行器控制软件革新这个主题，结合现代战争对无人飞行器的应用需求开展合训类本科毕业设计。
这些毕业设计选题具有鲜明的军事特色，可有效提高无人飞行器的军事应用价值和智能化水平，所涉及的技术内容与本科阶段学习的很多计算机专业课程密切相关(例如网络、嵌入式设备、计算机图形学、人工智能等)，从而能够进一步深化与升华所学基础理论和专业知识并提高学员的综合实践能力。
2主要采取的措施这些题目公布之后，立刻在学校合训类学员中引起很大反响，很多学员主动要求参加四轴飞行器的毕业设计。
但是合训类学员为了适应第一任职的需要，本科学习期间在军事指挥及体育训练方面花费了很多时间，相比技术类学员而言，合训类学员在专业基础和实践能力上有所不足;合训类学员在毕业学期还面临繁重的毕业联考任务，从事毕业设计的时间和精力不能得
到有效保障。
相比以前的毕业设计题目，这些题目的难度和工作量明显增加。
为保证完成质量，我们从选题、开题、指导、成果演示、论文撰写到答辩的整个过程都采取了一些针对性措施，取得了较好的效果。
2.1选题和前期准备
在拟定题目时，教研室组织相关指导教员集中讨论，以技术专题形式给出一组有军事应用背景、难度适中的题目，而且要求指导教员清晰明了题目的主要工作量、技术路线和难点;然后，在教务统一组织下进行毕业设计题目宣讲，介绍题目的主要任务和所需的基础知识等，使学员能够针对自身情况进行选题，并请学员队推荐一些基础好、动手能力强的学员。
为了保证前期准备更加充分，这些工作提前到第七学期完成。
在学员选定题目后，导师与学员见面，进一步介绍课题并提供相应资料，并要求学员在第七学期(包括寒假期间)预先准备好一些工作，包括学习相关的专业知识和阅读AR.Drone的技术文档等。
2.2开题及开发平台搭建
开题是让学员在导师指导下通过查阅资料和初步的研究工作进一步加深对课题的理解，了解国内外的现状和相关发展趋势，明晰课题需要解决的关键理论问题和实际问题，并确定研究的基本方法、技术路线和实验方案。
学员要与导师一起确定研究计划，并估计可能遇到的困难和拟采取的解决措施。
由于资料较多，且主要为英文材料，这个阶段鼓励同一专题的学员分工阅读，然后再通过报告、讨论的形式在组内交流，一方面减少工作量，另一方面锻炼口头表达能力。
由于AR.Drone自带的SDK规模较大，并且涉及飞行器的很多技术细节问题，学员难以快速理解和掌握。
我们在AR.Drone SDK的基础上，结合一些开源项目构建了一个二次开发平台。
这个平台把AR.Drone的常用功能进一步封装成一些API，主要分为飞行器控制和传感器数据接收两个模块，同时还把需要用到的第三方资源(例如计算机视觉库OpenCV)一并打包。
这个平台在很大程度上减少了毕业设计的工作量，使学员将精力集中到课题本身的研究上。
2.3全程指导
学校要求合训类毕业设计以技术专题的形式组织，每个专题包括5~7个子课题，由一个导师组负责，导师组中每位老师指导1~2名学生。
每位导师的专业方向有所差异，这样对学员的指导更加全面。
每个导师组由一名正高职教员任负责人，进行该组的整体协调，并对毕业设计整体进度进行检查、督促。
学校要求学员每个星期都要向导师汇报工作进展，每个月向导师组汇报一次，使整个过程中每名学员的毕业设计进度可控，不会被联考等任务所干扰而滞后。
授人以鱼不如授之以渔，导师指导不是直接告诉结果或帮学员调试程序，而是介绍原理、传授经验和启迪思想，尽量培养学员的自学能力，这样才会在毕业设计的后期发挥重要作用，
对学员今后的成长也大有裨益。
教员还要注意培养一种组内团结协作的气氛，鼓励学员之间的相互学习和探讨，基础好的要多帮助基础稍差的，彼此形成一种良性的竞争。
2.4成果演示及论文撰写
学校规定合训类毕业设计在答辩前必须进行成果演示，由导师组之外的教员构成专家组现场评审，演示不通过则不能答辩。
为确保演示成功，要求学员在完成程序编写和调试外，还要进行严格的测试，并做异常情景处理预案，这也是培养综合素质的一方面。
撰写论文是毕业设计本身的要求，表达和写作能力对今后工作来说也非常重要。
但是，由于学员之前并没有接受过这方面的系统训练，科技论文写作的基础比较薄弱，还有部分学员把毕业设计局限为写好程序和做好实验，对论文不够重视。
导师应帮学员认识到撰写毕业论文的意义，介绍论文撰写方法和规范，梳理论文主要提纲。
论文经常出现的问题是:工作重点不突出，内容逻辑性不严谨，图表、公式和参考文献引用不规范等。
所以，学员需要在导师的指导下对论文反复修改。
目前，学校对本科毕业论文还有查重的要求，这就需要在撰写论文时一定要用自己的语言进行表述。
2.5论文评阅及答辩
在论文提交后，由两名教员对论文进行评阅，给出评定结果和具体修改意见，并责令指导教员督促学员修改论文。
论文评阅要在答辩前两周完成，目的是给论文修改留下足够时间。
在论文答辩阶段需要学员完成报告片的制作和试讲，导师要让学员明白答辩的重点是在有限的时间内围绕自己的核心工作和关键环节进行介绍，重点要突出，思路要清晰，这样才能给答辩专家留下深刻印象。
由于临场经验欠缺等主观因素，很多学员答辩报告的质量仍然不够理想。
答辩前导师需要组织答辩试讲，通过反复的练习、点评提高学员的临场表达能力和对报告进度的控制能力。
3成果和不足
基于AR.Drone飞行器进行合训本科毕业设计的效果总体较好。
笔者所在导师组指导的12名学员中，基本上顺利完成了任务书预定的目标，成绩优秀、良好和中等各有2名、8名、2名。
在基于手势识别的飞行指挥课题中，进行手势识别的测试截图。
学员们普遍反映，通过毕业设计，个人的自学能力、动手实践能力和论文写作能力等都有明显提高。
学员们自己动手编写一个控制程序，使飞行器能够完成一些军事特色的应用，觉得很有成就感。
主要存在的问题是毕业设计题目的难度相比以前有所增加，有些题目涉及网络、硬件、软件等多个方面，合训类学员基础较薄弱、动手实践能力不强，而且他们还需要在毕业联考上投入不少时间，这导致很多学员在毕业设计的前期进展非常缓慢，后面的时间比较紧张，有的学员由于迟迟没有进展而产生了放弃的想法。
在导师的鼓励和指导下，虽然最后基本上完成任务，但是完成的质量还不够理想。
所以，结合基础合训类学员的特点，设计一些难度适中的课题是我们未来的工作重点。
4结语
结合新型武器装备和现代化战争的发展，着眼增强合训类学员培养的针对性、实效性和指向性，努力提高合训类毕业设计的军事应用特色是学校始终追求的目标。
在AR.Drone四轴飞行器的基础上，我们围绕无人飞行器控制软件革新开展了合训类本科毕业设计的探索和实践，并具体在毕业设计的整个环节采取了一系列措施，取得了较好的效果。
下一步我们将结合前期经验和存在的不足，从选题、指导等方面加强对关于新型武器装备的合训本科毕业设计的研究和改革。