一种基于STM32的航模直升机飞控系统设计
基于STM32的微型四旋翼无人机控制系统设计—软件设计
基于STM32的微型四旋翼无人机控制系统设计—软件设计首先，需要实现的是飞行控制算法。
飞行控制算法主要包括姿态估计和控制器设计两个部分。
在姿态估计中，通过加速度计和陀螺仪等传感器获取四旋翼的姿态信息，并使用滤波算法对数据进行处理，得到稳定的姿态角数据。
常用的滤波算法有卡尔曼滤波器和互补滤波器等。
在控制器设计中，根据姿态角数据和期望姿态角数据，设计合适的控制算法，生成四个电机的输出信号，以控制四旋翼的姿态。
常用的控制算法有PID控制器和模糊控制器等。
其次，需要实现的是传感器数据的获取和处理。
四旋翼无人机通常配备加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等传感器，用于获取飞行状态相关的数据。
通过I2C或SPI等接口将传感器与STM32连接，然后通过相关的驱动程序读取传感器数据。
读取到的数据可以进行校准和滤波等处理，以提高数据的准确性和稳定性。
最后，需要实现的是控制指令的生成和发送。
控制指令的生成主要根据用户输入的期望飞行状态和传感器反馈的实际飞行状态来确定。
例如，用户输入期望的飞行速度和高度等信息，然后通过控制算法和传感器数据计算得到四电机的输出信号，以控制四旋翼实现期望的飞行动作。
生成的控制指令可以通过PWM信号或者CAN总线等方式发送给四旋翼的电调或者电机。
除了上述的基本功能，还可以根据实际需求增加一些辅助功能，如飞行模式切换、状态显示、数据记录和回放等。
这些功能可以通过开发相关的菜单和界面实现，用户可以通过遥控器或者地面站等设备进行相关操作。
总结起来，基于STM32的微型四旋翼无人机控制系统设计软件设计主要包括飞行控制算法的实现、传感器数据的获取和处理、控制指令的生成和发送等几个方面。
通过合理设计和实现上述功能，可以实现四旋翼无人机的稳定飞行和精确控制。
基于STM32的四旋翼自主飞行器控制系统设计与实现
基于STM32的四旋翼自主飞行器控制系统设计与实现作者：李艳涛杨旭肖银燕鲁丹宋好舒来源：《电脑知识与技术》2016年第08期摘要：针对现阶段四旋翼飞行器不能自主飞行的问题，提出了一种基于STM32的四旋翼自主飞行器控制系统，该系统通过单片机与MPU6050通信采集陀螺仪、加速度计数据，经卡尔曼滤波后由方向余弦矩阵解算出姿态，经PID调节器控制电机转速实现自主飞行功能。
测试表明，该系统能够自主飞行且飞行高度在0～100m以内，起飞转速为50 r/s左右，最大巡航速度为11.2 m/s，续航能力为20 min。
关键词：四旋翼飞行器；STM32F103VCT6；MPU6050；卡尔曼滤波器；方向余弦矩阵；PID调节器中图分类号：TP303 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）08-0212-031 背景近年来，随着科技的发展，四旋翼飞行器在人们的生活当中扮演者越来越重的角色，可执行水灾、火灾、地震等灾情调查救援任务；化工厂等场所有毒气体浓度监测；重要设施连续监控；输油管线和输电线路的巡查；农田、林区农药喷洒；自然风景的取景拍照；当对特定地区进行日常环境监测，也可以使用这种飞行器，自动巡查完后自动返航并自动记录存储数据，大大减少人力成本。
在过去的几十年里，四旋翼飞行器相对固定翼飞行器发展却较为缓慢，这是因为四旋翼飞行器的控制较固定翼复杂，早期的技术水平无法实现飞行器的自主飞行控制。
为了实现飞行器的自主飞行，文献[1]提出了一种双增益的PD控制算法对飞行器进行姿态控制；将姿态估计算法和控制算法应用到飞行器中，可以实现四旋翼的自主悬停等功能。
但这种方法不能使飞行器自主的完成一些任务。
文献[2]提出了一种新的消失点估计算法—VQME 算法，该算法的正确性、鲁棒性与实时性得到了验证，并且验证了其在工程应用中的可行性。
同时针对四旋翼飞行器的欠驱动、多耦合等特性，提出了一种级联的多变量RBF神经网络PID自适应控制方法，运用该控制方法和以消失点为目标点的导航策略，但这种方法无法实现大范围飞行。
基于STM32的无人机设计
基于STM32的无人机设计现代社会科技的飞速发展，无人机作为一种新型的航空器已经广泛应用于军事、民用和商业领域。
随着无人机技术的日益成熟和普及，成为市场热点。
无人机的设计不仅仅是机械结构和飞行控制系统的简单叠加，更需要深入研究各种传感器、通讯模块和数据处理单元之间的协同工作。
本文将从无人机系统的整体架构、STM32的特点、传感器模块的选择、飞控算法的优化等方面进行深入探讨。
首先，无人机系统的整体架构包括飞行控制系统、通信系统、传感器系统和地面控制站等部分。
飞行控制系统是无人机的核心，主要由STM32主控芯片、惯性测量单元（IMU）、GPS模块、无线通信模块等组成。
STM32作为一款低功耗高性能的微控制器，具有丰富的外设资源和强大的计算能力，非常适合用于无人机的控制系统。
IMU和GPS模块可以实时获取飞行器的姿态信息和位置信息，为飞控算法提供准确的数据支持。
无线通信模块则可以实现飞行器与地面控制站之间的实时数据传输和远程操控。
通过合理设计整体架构，可以有效提高无人机的飞行性能和稳定性。
其次，STM32作为无人机的控制核心具有一些独特的特点，需要我们在设计过程中进行充分考虑。
首先，STM32具有丰富的外设资源，可以轻松实现与各种传感器和执行机构的连接。
其次，STM32支持多种通信接口，并且具有丰富的通信协议库，可以方便地实现与其他模块的数据交换。
此外，STM32还具有丰富的中断控制功能和低功耗模式，在无人机的实际应用中能够更好地满足系统对功耗和实时性的要求。
因此，在无人机的设计过程中，选择STM32作为主控芯片不仅能够降低系统的制造成本，还能够提高系统的稳定性和可靠性。
传感器模块的选择是无人机设计中至关重要的一环，不同的传感器模块会直接影响到飞行器的姿态控制和导航定位精度。
目前，常用的传感器模块包括加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计、GPS模块等。
加速度计和陀螺仪主要用于测量飞行器的加速度和角速度，从而实现姿态的稳定控制；磁力计可以提供与地磁场的相对方向信息，帮助飞行器实现航向控制；气压计可以测量大气压强，辅助飞行器的高度控制；GPS模块则可提供全球定位服务，实现飞行器的准确导航定位。
基于STM32的四旋翼飞行姿态串级控制
基于STM32的四旋翼飞行姿态串级控制贾峰;孙曼;秦磊【摘要】对四旋翼飞行器飞行姿态的稳定控制问题进行了分析,设计了基于STM32系列微控制器的稳定控制系统.STM32以ARM Cortex-M3为内核,拥有强大的运算能力,作为四旋翼飞行器的飞行姿态控制器的主控芯片.采用四元素融合滤波算法对陀螺仪和电子罗盘等多传感器采集的数据进行飞行姿态解算.结合串级PID控制算法实现四旋翼飞行姿态控制系统设计.仿真及实验结果表明该控制系统符合设计要求,达到了对四旋翼飞行器飞行姿态稳定控制的目的.验证了基于STM32的串级飞行姿态控制的有效性,为后续研究奠定了基础.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)006【总页数】6页(P220-225)【关键词】四旋翼;四元素法;姿态控制;STM32;多传感器【作者】贾峰;孙曼;秦磊【作者单位】四川大学电气信息学院,成都610065;四川大学电气信息学院,成都610065;四川大学电气信息学院,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TP27四旋翼飞行器与传统的单桨直升机相比，其飞行原理简单，结构紧凑，单位体积所提供的升力大，且可以扭矩自平衡而不需要反扭桨［1］。
四旋翼飞行器只通过改变螺旋桨的速度来实现各种动作，是一种六自由度的垂直起降机，非常适合在静态和准静态条件下飞行，近几年在军事和民用领域广泛应用［2］。
然而四旋翼飞行器是个具有4个输入量，6个输出量的欠驱动系统，控制器的设计要求高。
STM32是ST公司的高性能、低成本、低功耗嵌入式处理器，应用ARM Cortex-M3低功耗高速内核。
STM32丰富的片上资源可满足各类传感器通讯需求。
基于STM32的飞行控制器与传统的飞行控制器相比可大大降低系统的开发成本、节约资源［3］。
姿态解算是姿态参考系统的关键技术，算法的优劣直接决定了解算效率和系统的精度［4，5］。
目前姿态描述的主要方式有:欧拉角、方向余弦、四元素法［6］。
基于双STM32多旋翼无人机控制系统设计
基于双STM32多旋翼无人机控制系统设计多旋翼无人机是一种通过多个旋翼推进产生升力，并利用变速旋翼的控制方式进行飞行的飞行器。
在设计多旋翼无人机的控制系统中，双STM32的方案被广泛采用。
下面将对基于双STM32的多旋翼无人机控制系统进行详细设计。
双STM32的多旋翼无人机控制系统主要由传感器模块、飞行控制模块和无线通信模块三部分组成。
传感器模块用于获取飞行器的姿态、位置和速度信息，包括陀螺仪、加速度计、磁力计和GPS模块等。
飞行控制模块利用传感器数据进行飞行姿态和控制算法的计算，控制飞行器在空中保持平衡并完成各项飞行任务。
无线通信模块用于将飞行控制器与地面站进行通信，将飞行器的状态信息传输给地面站，同时接收地面站发送的指令，实现远程遥控。
在双STM32的多旋翼无人机控制系统中，两个STM32控制器分别负责传感器数据的采集和飞行控制算法的计算。
其中一个STM32控制器接收陀螺仪、加速度计、磁力计和GPS模块等传感器数据，并进行传感器数据的融合和滤波处理。
另一个STM32控制器利用传感器数据进行姿态计算、位置估计和控制命令的生成。
通过双控制器的协同工作，可以实现飞行器的精确控制和高效运行。
为了提高多旋翼无人机的稳定性和飞行性能，双STM32的控制系统设计中还需要考虑PID控制算法的实现。
PID控制算法通过比较期望值和实际值之间的差距，通过对比比例、积分和微分控制器的输出，来实现对飞行器的控制。
通过合理地选择PID控制器的参数，可以实现飞行器的精确悬停、高速飞行和其他各种飞行动作。
此外，双STM32的多旋翼无人机控制系统中还需要考虑遥控器与飞行器之间的无线通信。
通常采用2.4GHz的无线通信模块，通过地面站发送控制指令到飞行器，飞行器接收控制指令后进行相应的动作。
同时，飞行器将姿态、位置和速度等状态信息发送给地面站，地面站通过这些信息来监控飞行器的状态，并做出相应的控制指令。
总之，基于双STM32的多旋翼无人机控制系统设计中，需要合理选择传感器模块、设计飞行控制算法和无线通信模块，才能实现飞行器的准确控制和高效运行。
基于STM32的四旋翼飞行器设计
基于STM32的四旋翼飞行器设计作者：裴春祥来源：《电子技术与软件工程》2016年第12期为了实现四旋翼飞行器的稳定、可控飞行，提出了一种基于STM32的四旋翼飞行器设计方案，并完成了方案的软硬件设计。
该方案的硬件部分由MPU6050来检测四旋翼飞行器的姿态信息，BMP180、BS-280和HMC5883检测位置信息；软件部分采用C语言进行编程，将采集的各项信息通过四元数、卡尔曼滤波后进行PID算法计算得出PWM波控制电机，实现飞行器的稳定、可控飞行。
实际测试表明，该设计具有性能稳定，操作简单的特点，达到了设计要求。
【关键词】STM32 四旋翼飞行器变参数PID控制卡尔曼滤波随着航天技术的不断发展和成熟，四旋翼飞行器以其低成本、体积小、对环境要求低、高性能、独特构造和飞行方式等特点，被广泛应用于军事和民用领域。
本文以飞行器控制算法为研究主题，重点研究四旋翼飞行器的算法结构，设计飞行控制算法，提出一套基于卡尔曼滤波算法的姿态检测系统，并以改进的变参数PID控制算法来进行控制，实现了四旋翼飞行器的稳定飞行、悬停、航拍等功能，验证了设计的合理性。
1 飞行器工作原理四旋翼飞行器也称为四旋翼直升机，是一种有四个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器，是固联在刚性十字交叉结构上，由4个独立电机驱动的螺旋桨组成的6自由度系统。
四旋翼一般具有两种飞行模式，X飞行模式和十字飞行模式，实验证明X模式较十字模稳定且便于控制，所以本文设计中采用的是X飞行模式，结构图如图1所示。
在四旋翼的中轴处MCU将无线模块传达的控制数据发送给电调，再通过电调控制三相无刷电机的转速变化实现俯仰运动、偏航运动、垂直起落运动和空中悬停。
飞行器在做俯仰运动过程中电机0、1或2、3转速同时增减，并且其余两个电机转速也发生变化，变化方向与其相反；偏航动作过程中电机0、2或者1、3转速增加，同时其余两个电机保持原有转速；垂直起落过程中四路电机转速同步加减，当四路电机所产生的升力与四旋翼自身重力相等时，飞行器保持悬停状态。
基于STM32的四轴飞行器运动控制系统设计
基于STM32的四轴飞行器运动控制系统设计作者：廉文昊李波葛国庆张海涛来源：《科技风》2019年第22期摘要：本设计主要分析了四轴飞行器的飞行原理，通过STM32单片机作为控制核心对四轴飞行器进行姿态信息采集和姿态控制，根据四轴飞行器的飞行特点，设计了四轴飞行器运动控制系统。
通过对四旋翼工作模式与控制参数的研究，设计了串级PID控制器驱动电动机工作，从而实现四轴飞行器的起飞，悬停等姿态控制。
关键词：四轴飞行器;STM32;四元数;串级PID控制器四轴飞行器作为一种具有特殊结构的旋转翼无人飞行器，体积小，负载能力强，易于控制，能够垂直起降，单位体积能够产生更大升力，具有很强的机动性，且能执行各种特殊、危险任务。
四轴飞行器包含四个独立的控制输入以及六个自由度的输出，是一种非完全驱动性系统，所以四轴飞行器在软件控制上具有一定的复杂性，在飞行控制上，为了达到比较好的控制效果，需要通过合理的控制算法。
本文主要分析了其飞行原理和相关飞行控制算法。
以STM32f103芯片为控制核心，陀螺仪保持四轴飞行器的稳定，3轴加速度传感器MPU6050对四轴飞行器的姿态进行检测，两者构成惯性导航模块，将位置信息发送给主控芯片，STM32f103芯片通过算法进行姿态解算，MCU再通过串级PID控制器以PWM信号调节电子调速器，从而控制电机的转速，实现飞行器的飞行姿态控制，其控制原理示意图如图1所示。
二、姿态运动原理如图2所示。
四轴飞行器有四个动力源，但四轴飞行器有六个自由度。
四个动力源控制六个自由度，因此是欠驱动系统。
电机转动会产生对机身的反扭矩，为平衡其对机身的反扭矩，对角线上的电机旋转方向應该相同，相邻的电机旋转方向应该相反。
下面结合四轴飞行器的前后运动及俯仰运动姿态进行分析。
图2中，增加3号电机转速，同时减小1号电机转速，保持其它两个电机转速不变，但是反扭矩仍然要保持平衡。
飞行器会发生一定程度的倾斜，使旋翼拉力产生水平分量，四轴飞行器会向前运动。
基于STM32F407单片机的某飞行器舵机控制系统硬件设计
基于STM32F407单片机的某飞行器舵机控制系统硬件设计本论文采用STM32F407单片机作为舵机硬件电路的主要控制部分，在控制系统中，详细介绍了硬件电路的设计组成，该设计具有成本低、抗干扰能力强、反应速度快、精度高、容易操作等特点，该硬件系统满足飞行器的要求，可在控制中广泛使用。
标签：STM3F407芯片舵机控制系统硬件电路1 引言随着现代战争模式的发展，导弹防御体系不断完善，与此同时，新的突防手段日益增多，尤其是精确制导武器在战争中的作用越发凸显，在此背景下精确制导武器正朝着侦察、打击、毁伤评估等功能一体化方向发展，该飞行器可以执行巡逻飞行、侦察监视、毁伤评估、空中无线中继及攻击目标等任务。
与此同时，对飞行器的控制系统要求也越来越高，传统的飞行控制设计模式已经无法满足要求，为提高某飞行器的控制精度和可靠性，本文采用STM32F407为控制器核心，STM32F407是一款功能很强的芯片，将它运用在飞行器控制系统可实现控制舵机、数据采集、串口通信和人机交换等任务，该高速处理芯片的推出使研究飞行器等非线性控制系统设计具有现实和长远意义[1-3]。
2 舵机控制系统原理舵机控制系统是飞行器控制系统中的一个重要组成部分，舵机控制系统的性能直接决定了飞行器的飞行性能。
在飞行器飞行过程中，舵机系统对飞行器的飞行姿态进行不断修正与调节[4]，使飞行器按规划的路线进行飞行，从而命中目标。
在舵机系统设计中，整个舵机控制系统的主芯片采用STM32F407芯片，通过舵机控制电路的设计来实现数据传输、串口通信、姿态控制等功能。
飞行过程中，飞行器的飞控计算机通过数据通讯接口将飞行控制指令传给舵机系统的控制器，舵机的控制模块接到信号后，对飞行控制指令进行处理，并根据新的位置指令与反馈信息对舵机进行实时控制。
舵机主要是由无刷电机、舵机控制器和传感器3部分组成。
其中，舵机的控制器是舵机控制系统的核心，主要有数据通讯接口、中央控制单元、逻辑换向单元、隔离放大单元以及功率驱动单元组成[5];中央控制单元完成一系列的数字调节，逻辑换向单元负责接收舵机电机的换向信息和实时位置信息，并产生新的方向变换信号，并由隔离放大单元与功率驱动单元完成该控制信号的隔离与放大。