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全国电子大赛设计报告 四旋翼自主飞行器探测跟踪系统.pdf
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全国大学生电子设计竞赛
四旋翼自主飞行器探测跟踪系统
(C 题)
【本科组】
摘 要
本系统由数据信息采集、数据信号处理、飞行姿态稳定和航向控制部分组
成。系统选用瑞萨 RX23T MCU 单片机作为主控芯片,以 STM32F103VET6为核心地
飞控完成飞机自稳,通过超声波传感器来检测飞行高度,再通过瑞萨芯片分析并
向飞控传递信号来保持或改变飞行状态。利用无线信号发射接收装置来建立小车
与飞行器之间地联系,完成配对后会有二极管和扬声器发出配对成功信号,再通
过接收方位信号地改变来
调整
飞行姿态以完成跟随小车地目标。
关键词:瑞萨 R5F523T5ADFM 单片机
STM32F103VET6 最小系统板
超声波测距
PID 算法
无线收发模块
目 录
1 系统方案 ................................................................... 1
1.1 控制系统地选择................................................................................................................ 1
1.2 飞行姿态控制地论证与选择............................................................................................ 1
1.3 高度测量模块地论证与选择............................................................................................ 1
1.4 电机及调速方案地论证与选择........................................................................................ 1
1.5 无线信号发射与接收模块地论证与选择....................................................................... 2
2 系统理论分析与计算 ......................................................... 2
2.1 控制方案地设计与分析..................................................................................................... 2
2.1.1 飞行器起飞及悬停方案设计................................................................................. 2
2.1.2 飞行姿态控制设计................................................................................................. 2
2.1.3 飞行高度控制......................................................................................................... 2
2.1.4 小车与飞行器联动设计......................................................................................... 3
2.2 参数地计算........................................................................................................................ 3
2.2.1 飞行稳定地 PID 计算 ............................................................................................3
2.2.2 高度控制地 PID 计算 ............................................................................................3
2.2.3 声光联动地参数设定............................................................................................. 3
3 电路与程序设计 ............................................................. 3
3.1 电路地设计......................................................................................................................... 3
3.1.1 系统总体框图设计.................................................................................................. 3
3.1.2 控制系统框图......................................................................................................... 4
3.1.3 飞控系统框图......................................................................................................... 4
3.1.4 电源地选用.............................................................................................................. 5
3.2 程序地设计......................................................................................................................... 5
3.2.1 程序功能描述与设计思路...................................................................................... 5
3.2.2 程序流程图.............................................................................................................. 5
4 测试方案与测试结果 ......................................................... 6
4.1 测试方案............................................................................................................................. 6
4.2 测试结果及改进................................................................................................................ 6
附录 1:电路原理图 ........................................................... 7
附录 2:源程序 ............................................................... 9
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