四旋翼飞行器 开题报告
电子设计大赛四旋翼飞行器报告
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。
四旋翼飞行器 开题报告
1．采用STM32单片机作为控制核心，负责控制各个传感器获取姿态数据，并进行姿态拟合和控制参数的计算，最终实现对四个无刷电机的有效控制；
2．传感器采用MPU6050传感器模块，包含三轴加速度传感器，三轴陀螺仪，实现对飞行器姿态数据的获取；
3．采用最大电流为30A的电调实现对无刷电机的驱动；
4．搭建飞行机整体机架。
[8] Wright RS, Lipchak B. OpenGL超级宝典[M].北京,人民邮电出版社,2005.
[9]乔维维.四旋翼飞行器飞行控制系统研究与仿真[D].山西,中北大学,2012.
[10]尤元.四旋翼飞行器控制技术研究及其微功耗Βιβλιοθήκη 计[D].吉林,吉林大学,2013.
[11]国倩倩.微型四旋翼飞行器控制系统设计及控制方法研究[D].吉林,吉林大学,2013.
因此，四旋翼飞行器的研究生产是十分符合当今社会发展的趋势的。研究发展四旋翼飞行器也具有巨大的现实效益。
二、研究内容：
本设计主要通过单片机采集轴加速度传感器和轴陀螺仪对飞行器的姿态进行检测，控制四个微型高速无刷电机带动旋翼旋转，实现飞行器的室内外飞行及地面行走，内容涉及数学建模、自动控制理论、无刷电机驱动、传感器技术等学科领域。完成了四旋翼飞行器数学模型的建立，飞行控制系统的总体方案设计，软硬件设计，控制算法。
[6]张广玉,张洪涛,李隆球.四旋翼微型飞行器设计[J].哈尔滨理工大学学报,2012.
[7] Mian A, Daobo W. Modeling and backstepping-based nonlinear control strategy for a 6 DOF quadrotor helicopter[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2008, 21(3): 261-268.
四旋翼飞行仿真器的建模及控制方法的研究的开题报告
四旋翼飞行仿真器的建模及控制方法的研究的开题报告开题报告一、选题背景四旋翼无人机作为无人机中最为常见的一种类型，其应用领域十分广泛，包括但不限于：航拍、物流、救援、搜救等。
为了提高四旋翼无人机的飞行性能和安全性，需要对四旋翼无人机进行控制设计和仿真研究。
本文针对四旋翼无人机的飞行控制问题展开研究，探讨四旋翼无人机的建模与控制方法，以提高其飞行能力和稳定性。
二、研究内容1.四旋翼无人机的建模首先，需要对四旋翼无人机进行建模，抽象出合适的数学模型，建立其动力学关系式，同时选取合适的坐标系和传感器测量参数。
在建模过程中，需要考虑到四旋翼无人机的结构、电机和电调参数、传感器和控制器等综合因素，得到能够描述四旋翼无人机运动规律的数学模型。
2.四旋翼无人机的控制方法研究针对四旋翼无人机进行控制设计，探讨多种控制方法，包括PID控制、自适应控制、模糊控制等，根据四旋翼无人机的实际特点和要求，选择合适的控制方法。
同时，基于所选的控制方法，设计合适的控制算法，对四旋翼无人机进行模拟仿真，考察控制方法对四旋翼飞行的影响。
3.四旋翼无人机的仿真平台创建四旋翼无人机的仿真平台，通过建模和控制方法设计的仿真实验和模拟简化实验，验证仿真模型的准确性，研究不同控制方法的效果。
同时，从仿真中，可以得到更加详细的实验数据，并对其进行分析和处理，得出更有价值的结论。
三、研究意义本文的研究将有助于优化四旋翼无人机的飞控系统，提高飞行控制精度和稳定性，进一步提升飞行安全性，同时推动无人机技术的发展。
同时，基于该研究成果，还可以进一步对其他无人机类型进行研究，为无人机控制和应用提供更加详尽的指导和理论基础。
四、研究方法和步骤1.文献调研和资料收集：查阅相关文献和资料，掌握四旋翼无人机的基本原理、控制方法和应用领域。
2.建模与控制方法的设计：根据所学知识，对四旋翼无人机建立数学模型，探讨控制方法和算法，选择合适的控制方案。
3.仿真程序开发：基于四旋翼无人机的数学模型和控制方法，开发相应的仿真程序，进行模拟实验。
四旋翼无人机开题报告
四旋翼无人机开题报告四旋翼无人机：摘要:渺小型多旋翼无人机在军事、平易近用和科技范畴施展着愈来愈主要的感化。
旋翼无人机具有体积小、质量轻、无人驾驶、可垂直起降和定点悬停、操作性好等优势。
无人机飞翔掌握体系的设计是完成无人机自立飞翔的症结与焦...展开Abstract:A small multi rotor UAV in the military, civil and technology areas play an increasingly important role. Rotor UAV has the advantages of small size, light weight, unmanned, vertical takeoff and landing and hovering, good operation and other advantage...展开目录:摘要 4-5ABSTRACT 5第一章绪论 15-221.1 研究背景与意义 15-161.2 国内外研究现状及发展 16-181.2.1 国外研究现状 16-181.2.2 国内研究现状 181.3 四旋翼无人机研究中的关键技术 18-191.3.1 微型四旋翼无人机特点 181.3.2 四旋翼无人机飞行控制系统研究中的关键技术 18-191.4 课题研究的内容以及章节安排 19-221.4.1 研究目标 19-201.4.2 研究内容和章节安排 20-22第二章 M4R 运动建模与控制律设计 22-352.1 引言 222.2 M4R 工作原理及其组成 22-252.2.1 M4R 工作原理 22-242.2.2 M4R 组成 24-252.3 M4R 的数学模型 25-292.3.1 坐标系定义 25-262.3.2 动力学建模 262.3.3 M4R 角运动模型 26-292.3.4 M4R 线运动模型 292.4 M4R 控制律设计 29-312.4.1 M4R 控制系统结构 29-302.4.2 M4R 稳定回路控制律设计 30-312.4.3 M4R 制导回路控制律设计 312.5 飞行控制系统仿真分析 31-342.6 本章小结 34-35第三章 M4R 飞行控制系统硬件设计 35-433.1 引言 353.2 M4R 飞行控制系统需求分析 35-363.3 M4R 飞行控制系统设计方案 36-373.4 M4R 飞行控制系统各组成模块硬件设计 37-413.4.1 飞控计算机 37-383.4.2 传感器模块 38-393.4.3 执行机构驱动模块 39-403.4.4 遥控无线链路模块 403.4.5 通信无线链路模块 403.4.6 电源系统模块 40-413.5 M4R 飞行控制系统硬件电路实现 41-423.6 本章小结 42-43第四章飞行姿态参考系统设计实现 43-564.1 引言 434.2 传感器误差特性分析 43-484.2.1 MEMS 陀螺仪误差分析及校正 43-464.2.2 MEMS 加速度计原始数据分析及预处理 46-484.3 基于四元数卡尔曼滤波算法的姿态参考系统设计 48-534.3.1 四元数介绍 48-494.3.2 卡尔曼滤波器介绍 49-504.3.3 基于四元数卡尔曼滤波器姿态参考系统实现 50-53 4.4 基于互补滤波器的姿态参考系统设计 53-544.5 姿态参考系统飞行实验 54-554.6 本章小结 55-56第五章 M4R 飞行控制系统软件设计 56-745.1 引言 565.2 软件总体设计与系统初始化 56-595.2.1 软件总体设计 56-575.2.2 系统初始化 57-595.3 传感器模块软件设计 59-645.3.1 姿态参考系统软件设计 60-625.3.2 位置定位系统软件设计 62-645.4 信号输入输出模块设计 64-665.4.1 遥控信号输入解码模块 64-655.4.2 I~2C 电调控制信号输出模块 65-665.5 轨迹控制回路软件设计 66-675.6 飞行控制地面站设计 67-735.6.1 飞行控制地面站通讯协议设计 67-695.6.2 遥控信号初始化通讯协议设计 69-705.6.3 基于 Qt 的飞行控制地面站软件设计 70-735.7 本章小结 73-74第六章 M4R 飞行实验 74-856.1 引言 746.2 姿态参考系统测试 74-766.3 飞行控制地面站测试 76-806.4 地面飞行测试 80-846.5 本章小结 84-85第七章总结与展望 85-877.1 本文的主要工作 85 7.2 进一步展望 85-87 参考文献 87-91致谢。
开题报告 (3)
[5]Erdin.Altu.VisionBasedControlofUnmannedAerialVehicleswithApplicationstoAutonomousFourRotorHelicopterQuadrotor.UniversityofPennsylvania,2003,11-15
[8]单海燕.四旋翼无人直பைடு நூலகம்机飞行控制技术研究[D].南京:南京航天航空大学自动化学院,2008
[9]TournierG,ValentiM,HowtoEstimalionandControlofaQuadrotorVehicleUsingMonocularVisionandMoirePatterns[C].AIAAConferenceonGuidance,NavigationandControl,2006,8
设计(论文)的重点和难点
日旋飞行器的数字模型和实体操作，模型的数字运算
设计(论文)实行方案、进度及预期效果
指导老师意见(对本课题深度、广度及工作量的意见)
指导老师(签名)：
年月日
系(院)审查意见
通过
系 (院)(盖章)
年月日
[12]杨明上.四旋翼飞行器驾驶仪设计[D].南京:南京航空航天大学自动化学院,2008.
设计(论文)的基本内容
本文采用牛顿-欧拉模型来描述四旋翼飞行器的飞行姿态。本文限于作者能力未对四旋翼飞行器的机架结构和动力学特性做详尽的分析和研究,而是一定程度上简化了四旋翼飞行器的数学模型,在一定姿态角度内近似将其看作线性系统,以方便使用PID控制算法对飞行器在空中的三个欧拉角进行控制。
附件二
开 题 报 告
学生姓名
学 号
系(院)
四旋翼飞行器自动驾驶仪设计-开题报告
四旋翼飞行器自动驾驶仪设计-开题报告中北大学毕业设计开题报告学生姓名: 学号: 学院、系: 信息与通信工程学院、电气工程系专业: 电气工程及其自动化四旋翼飞行器自动驾驶仪设计设计题目:指导教师:2013 年 3 月日毕业设计开题报告 1(结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述:文献综述1 本课题的选题背景意义四旋翼飞行器设计任务的到来，为研究和设计超小型飞行器创造了条件。
当前，四旋翼飞行器的研究还处在初级发展阶段。
随着微米纳米科技的迅猛发展和微电子机械系统(MEMS)的蓬勃兴起，可以看到，四旋翼飞行器可能会走向实用化，急需解决的关键技术和难点还很多，有些问题甚至在较长一段时间内都可能难以解决，只有用现有的技术尽最大可能地解决现有的问题，我们才能不断地走在科技发展的前列。
四旋翼飞行器的研制是一项包含了多种交叉学科的高、精、尖技术，其研究水平在一定程度上可以反映一个国家在微电子机械系统技术领域内的实力。
它的研制不仅是对其自身问题的解决，更重要的是，还能对其它许多相关技术领域的发展起到积极的推动作用。
四旋翼飞行器的研究领域十分广阔，并且随着研究的不断深入，其研究范畴还在继续扩大。
本课题不可能将所有问题都包含其中，而只能就其中的部分技术问题开展一些探索性研究[1][2]工作。
自动驾驶仪原意是用自动器取代驾驶员，但是，一直到现在，作为自动飞行控制系统基本组成部分的自动驾驶仪实际上并无法完全取代驾驶员的职能，只有最完善的自动[3]飞行控制系统才能真正取代驾驶员，实现全自动飞行。
自动驾驶仪的基本功能可以列举如下:(1)自动保持三轴稳定，具体地说，即自动保持偏航角和俯仰角与某一希望角度，滚转角保持为零进行直线飞行。
(2)驾驶员可以通过旋钮或者其他控制器给定任意航向或俯仰角，使飞机自动改变航向并稳定于该航向，或使飞机上仰并保持给定俯仰角。
(3)自动保持飞机进行高度飞行。
(4)驾驶员通过控制器操纵飞机自动爬高或俯冲，达到某一预定高度，然后保持[4]这个高度。
巡航四轴飞行器-硬件设计开题报告
2005年左右，真正稳定的多旋翼无人机自动控制器被制作出来。之前一直被各种技术瓶颈限制住的多旋翼飞行器突然出现在人们视野中，大家惊奇地发现居然有这样一种小巧、稳定、可垂直起降、机械结构简单的飞行器存在。一时间研究者趋之若鹜，纷纷开始多旋翼飞行器的研发和使用。2010年，法国Parrot公司发布了世界上首款流行的四旋翼飞行器AR.Drone[10]。作为一个高科技玩具，它的性能非常优秀：轻便、灵活、安全、控制简单，还能通过传感器悬停，用WIFI传送相机图像到手机上。
开题报告会
5
2017.3.8-2017.4.13
文献综述、外文翻译、及前期方案设计
6
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ17.4.14
中期检查
7
2017.4.15-2017.5.20
毕业设计本体设计、实现及测试，材料撰写
8
2017.5.21-2017.5.31
毕业设计完善、论文等过程材料撰写，查重等
9
2017.6.1-2017.6.6
[6]朱战霞,郑莉莉.无人机编队飞行控制器设计[J].飞行力学,2007,25(4):22-24.
[7]王立鼎,刘冲.微机电系统科学与技术发展趋势[J].大连理工大学学报,2000,
40(5):505-508.
[8]Ji X S, Wang S R.Application of the wavelet transformation in the MEMS
当前世界上主流的无人机，基本分为两大类：固定翼飞行器和旋翼飞行器。由于飞行器系统有稳定和不稳定、驱动完整和不完整的区分，固定翼让人控制难度相对不高；多旋翼控制难度相对而言较高，需要自动控制器来控制飞行器的姿态。相比于自动控制器，固定翼的自动控制器较好做，多旋翼的自动控制器比较难做。雪上加霜的是飞行器自动控制器通常需要惯性导航系统获取自身的姿态[2]，而在20世纪90年代以前，惯性导航系统一般是十几公斤“铁疙瘩”。人们发现，不管是用油机还是电机作为动力系统，多旋翼飞行器都难以承受载荷。同时，固定翼已经足够当时实际环境使用，所以没有人愿意多花功夫去研究多旋翼飞行器这个棘手的问题。随着时代发展，固定悬疑的缺点也越发明显。固定旋翼飞行器需要非常复杂的旋翼机械结构，这极大地增加了其设计制造难度和维护成本。在电子技术高度发达的今天,有必要设计一种新型飞行装置，依靠机载电子设备取代部分机械结构，在以不损失飞行器性能为前提下降低生产和维护成本。四旋翼飞行器[3]，又称为四轴飞行器是多旋翼飞行器中最简单最流行的一种。如上所述，机械结构非常简单，动力系统只需要电机直接连桨就行，最初的一段时间主要是学术研究人员研究四旋翼，并开发了专用的飞行控制系统体系。
四旋翼飞行器开题报告
四旋翼飞行器开题报告四旋翼飞行器开题报告摘要：四旋翼飞行器作为一种新兴的无人机技术，具有灵活性、稳定性和多功能性等优势，逐渐应用于农业、交通、环保等领域。
本开题报告将从四旋翼飞行器的原理、应用领域和市场前景等方面进行探讨，旨在为进一步研究和开发四旋翼飞行器提供理论基础和技术支持。
一、引言随着科技的不断进步和人们对无人机需求的增加，四旋翼飞行器作为一种新兴的无人机技术，受到了广泛关注。
四旋翼飞行器以其垂直起降、悬停稳定等特点，逐渐应用于农业、交通、环保等领域，并展现出巨大的市场潜力。
二、原理及结构四旋翼飞行器由四个独立的旋翼组成，每个旋翼都由电动机、螺旋桨和控制系统组成。
通过控制电机的转速和螺旋桨的角度，可以实现飞行器的升降、平稳悬停和转向等动作。
此外，四旋翼飞行器还配备了传感器、摄像头和通信设备等，以实现自主飞行和数据传输。
三、应用领域1. 农业领域：四旋翼飞行器可以搭载红外相机、多光谱相机等设备，用于农田的巡查、作物的监测和病虫害的防治。
通过无人机技术，可以及时发现农田问题，提高农作物的产量和质量。
2. 交通领域：四旋翼飞行器可以用于城市交通监管和物流配送。
通过无人机巡逻，可以监测道路交通情况，及时处理交通事故。
同时，无人机还可以用于快递和货物配送，提高交通效率和服务质量。
3. 环保领域：四旋翼飞行器可以用于环境监测和污染治理。
通过搭载气体传感器和摄像头等设备，无人机可以对大气、水质和土壤等环境进行监测和采样。
同时，无人机还可以用于清洁河道、喷洒农药等环境治理工作。
四、市场前景随着无人机技术的不断发展和成熟，四旋翼飞行器市场前景广阔。
根据市场研究机构的数据显示，全球四旋翼飞行器市场规模预计将在未来几年内保持高速增长。
特别是在农业、交通和环保等领域，四旋翼飞行器的需求将持续增加。
同时，随着技术的进步和成本的降低，四旋翼飞行器的应用范围也将不断扩大。
结论：四旋翼飞行器作为一种新兴的无人机技术，具有广泛的应用前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。