2013全国电子设计大赛 四旋翼飞行器可能需要实现的功能_百度知道
2013全国电子设计大赛 四旋翼飞行器可能需要实现的功能
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要能在空中任意方向飞行,橐5V供电,且陀螺仪的控制性能良好,续航时间大于20分钟,谢谢,我做过这个,电源,
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四旋翼飞行器无刷直流电机调速系统的设计
3 无刷直流电机调速系统硬件设计
&&& 该无刷直流电机调速系统由三相全桥驱动电路、反电势过零检测电路、电流电压监测电路组成电机驱动器。使用一片ATmega8单片机作为控制器，该单片机内部集成了8 kB的Flash，最多具有23个可编程的I／O口，输出时为推挽结构输出，驱动能力较强。片上集成了AD转换器、模拟比较器、通用定时器、可编程计数器等资源。
3．1 三相全桥驱动电路设计
&&& 三相全桥驱动电路利用功率型MOS管作为开关器件，选用P型MOS管FD6637与N型MOS管FD6635搭配使用，设计容量为允许通过的最大电流为30 A。FD6637的开关利用三极管9013进行驱动、FD6635的开关直接利用单片机的I／O口驱动。电路如图3所示。通过R17、R19、R25来减少下管FDD6635的栅极充电电流的峰值，防止震荡并且保护MOS管；R16、R23、R24作为下拉电阻，保证下管的正常导通与关断；R7、R5、R8作为上管栅极的上拉电阻，阻值选择470 &O，既保证了MOS管的开关速率不降低，同时也防止三极管Ic电流过大。A+、B+、C+提供驱动桥的上桥臂的栅极导通信号，分别通过ATmega8单片机的3个硬件PWM通道驱动，通过改变PWM信号的占空比来实现电机调速：A-、B-、C-提供下桥臂栅极的驱动信号，由单片机的I／O口控制，只有导通与关闭两种状态。
3．2 反电动势过零检测电路设计
&&& 电机运行时，同一时刻只有两相绕组导通，另外一组绕组悬空，切割磁感线生成反电动势。反电动势过零点指其绕组端电压等于三相绕组的中点电压，因此通过非导通相绕组的端电压与三相绕组的中点电压比较，就能得到过零点信号。但是电机三相绕组的中点连线未引出，采用三个阻值相同、星型连接的电阻虚拟得到中点电压。如图4所示，N点为虚拟中点电压，UA、UB、UC为衰减后的电机相电压接单片机的AD0～AD2通道。利用ATmega8内部的模拟比较器实现过零比较，N接比较器的正向输入端，该模拟比较器的负向输入端可以通过软件配置选择片内AD转换器的AD0～AD2通道，用单比较器实现三相电压比较。
3．3 电流电压监测电路设计
&&& 电流电压监测电路用来监测无刷直流电机驱动电路的总电流与系统供电电池电压的值。电路如图5所示，利用康铜丝构成阻值为0．01&O的电阻，总电流流过该电阻形成的电压经过R11与C8组成的截止频率为2．3 kHz的一阶低通滤波器后连入单片机的AD3端口，通过计算可得系统电流。电压检测电路通过简单电阻分压的形式将系统电池供电电压调整到AD转换器的量程范围内。通过电流电压监测防止因为故障发生时电流过大导致设备烧毁，也防止飞行器升空后由于电池电压不足摔毁。
经过反复的比较和遴选，《今日电子》和21ic中国电子网举办的2013年度产品奖正式揭晓…
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四旋翼自主飞行器
摘要:四旋翼飞行器是一种结构新颖、性能优越的垂直起降飞行器,具有操作灵活、带负载能力强等特点,具有重要的军事和民用价值,以及研究价值。在深入了解四旋翼飞行器的研究现状、关键技术与应用前景的基础之上,根据四旋翼飞行器飞行原理,建立系统动力学模型,确定了系统组成和总体设计方案。首先根据设计方案采购了简单飞行器机体模型,选择合适的直流无刷电机作为系统动力装置,设计线性度良好、功率满足一定要求的无刷电机驱动器,以满足四旋翼飞行器带载飞行需要。选取了功能强大且容易开发的微处理器、传感器和相关电子元器件满足系统需要,并做了大量的系统软硬件调试工作,最终完成了整体设计。飞行器运动姿态测量单元主要由惯性测量单元IMU和三轴磁传感器组成,根据其传感器的性能指标,构建数学模型,从而得到载体准确的航向信息和相应姿势,为飞行器系统稳定飞行提供重要的保障。 四旋翼无人飞行器要实现稳定飞行是以平衡控制为前提的,由于该飞行器具有六自由度而只有四个控制量的欠驱动的控制系统,通过调节四个电机转速实现飞行器平衡稳定飞行,因此平衡控制是四旋翼飞行器运动中的关键。根据系统动力学模型设计控制算法,设计四旋翼飞行器控制系统控制规律,主要包括两个控制回路:姿态控制回路、位置控制回路。在仿真软件平台上,通过仿真验证后将算法移植到处理器中,进行控制算法验证及实验研究,优化飞行控制算法参数。最后,为了满足四旋翼无人飞行器的稳定飞行控制的要求,设计实时性高的控制系统软件程序,进行相关实验调试工作。最终设计出能够实现一键飞行、高效的四旋翼自主飞行器。
关键词:四旋翼飞行器
瑞萨R5F100LEA
PWM 陀螺仪
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