基于實時操作系統的小型四軸飛行器設計

楊述斌，黃俊榕

武漢工程大學電氣信息學院，湖北武漢 430205

基于實時操作系統的小型四軸飛行器設計

楊述斌，黃俊榕

武漢工程大學電氣信息學院，湖北武漢 430205

針對四軸飛行器控制實時性較差的問題，提出了一種利用移植實時操作系統的STM 32單片機進行飛行器控制的解決方案.以32位ARM（Advanced RISCMachines）微控制器STM 32F103CB單片機作為飛行器的控制芯片，采用四元數結合PID（proportion，integral&derivative）控制算法并利用RTX（Real-Time eXtension）實時操作系統對四軸飛行器進行姿態控制，同時使用多傳感器并發處理技術實現了四軸飛行器的數據采集.實驗表明，本設計實現了四軸飛行器上，控制信號和電池電量數據的雙向、快速傳輸，獲取的姿態信息精度高，四軸飛行器姿態角更新更迅速且易操作，提高了飛行器運行的穩定性，具有實時性.

RTX實時操作系統；STM32F103CB；四軸飛行器；并發處理

四軸飛行器是一種比較新型化的飛行器，目前國際上對四軸飛行器的研究比較熱門，它在民用與軍事領域都擁有十分廣闊的應用前景.四軸飛行器的靈活性主要體現在能夠在空中自由懸停和快速移動兩個方面.與傳統的直升飛機相比，他的機械結構簡單，因此成本較低；操控方便，因此穩定性較高［1］.四軸飛行器除了可用于航拍之外，還有諸如大氣氣象數據采集、運送物資等方面的應用［2］.

針對四軸飛行器的姿態控制問題，學者們提出了不同的控制算法，例如自適應控制方法、針對無人機的不確定性和非線性問題設計的DI/QFT控制器等.本……