基于STM32的多軸飛行器系統設計

黃傳翔

摘要：多軸飛行器是一種無人航空載具，因可垂直起降、飛行姿態穩定、操控靈活而著稱，在軍事、民用等領域都有廣闊的應用前景。文章以四軸飛行器的控制系統為研究對象，闡述了四軸飛行器的結構與飛行原理，通過對飛行器兩種姿態解算算法的對比，最終選用互補濾波算法。在飛行器的硬件設計方面，對系統主要模塊進行選型并設計外部電路。在軟件方面，設計了控制程序流程圖以及姿態結算算法和PID控制算法的流程圖。測試結果表明，該系統達到了預期的設計功能。

關鍵詞：多軸飛行器；PID控制；STM32

中圖分類號：TP368? 文獻標志碼：A

0 引言

多軸飛行器是伴隨現代微電子技術而發展起來的一種無人航空載具，是一種具有兩個旋翼軸以上的旋翼航空器，因可垂直起降、飛行姿態穩定、操控靈活而著稱。該飛行器通過每個軸末端的電動機轉動來帶動旋翼，從而產生上升動力。其旋翼一般為偶數值，如四軸、六軸、八軸等。

1 四軸飛行器的結構與飛行原理

1.1 四軸飛行器的結構

四軸飛行器的螺旋槳應對稱安裝，分別在飛行器機體的前方、后方、左方、右方。這4個螺旋槳的水平面要處在同一高度，而且螺旋槳的直徑和螺距要相同。用于提供動力的4個電機要采用相同規格，安裝于軸翼的頂端。其他設備及控制器安裝在整個支架的中心。最常見的四軸飛行器結構有十字型和X型，由于X型結構不遮擋視線，本研究采用X型結構。

1.2 四軸飛行器飛行原理