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首款STM32微处理器与MPU-6050传感器飞行姿态测量,卡尔曼滤波与PID控制。
内容简介
本书利用主流控制器STM32系列微处理器平台，全球首款集成加速度计与陀螺仪的MPU-6050作为飞行姿态测量传感器，以 2.4G全球开放频段为无线数据传输控制方式。借鉴卡尔曼滤波器原理设计权值姿态融合算法，将当前姿态与目标姿态作比较，利用PID控制器线性调整系统PWM 输出占空比，控制电机转速以调整飞行姿态。
章节目录
封面页
书名页
版权页
作者简介
内容简介
推荐序 FOREWORD
前言 PREFACE
目录
第1章 简介
1.1 四旋翼飞行器发展历史
1.2 四旋翼飞行器的研究现状
1.3 四旋翼飞行器的主要应用
第2章 四旋翼飞行器的控制原理
2.1 四旋翼飞行器的结构
2.2 四旋翼飞行器的运动控制方法
2.3 四旋翼飞行器各部分的工作原理
2.3.1 飞行姿态与升力关系
2.3.2 飞行姿态的测量
2.3.3 加速度传感器工作原理及角度测量
2.3.4 陀螺仪传感器工作原理及角度测量
2.3.5 磁力计传感器工作原理及测量方法
2.4 姿态解算方法
2.4.1 互补滤波算法
2.4.2 卡尔曼滤波算法
2.4.3 DMP姿态数据获取
2.5 PID控制算法
2.5.1 PID概述
2.5.2 四轴飞行器PID控制器设计
第3章 硬件设计
3.1 协议预备知识
3.1.1 SPI总线
3.1.2 I2C总线
3.1.3 USART总线
3.2 总体设计
3.2.1 遥控器电路基本框架
3.2.2 飞行器主控电路基本框架
3.3 飞行器主控电路最小系统设计
3.3.1 基本原理
3.3.2 硬件电路设计
3.4 姿态传感器模块
3.4.1 基本原理
3.4.2 硬件电路设计
3.5 无线通信模块
3.5.1 基本原理
3.5.2 硬件电路设计
3.6 定高模块
3.6.1 超声波定高模块
3.6.2 气压计定高模块
3.7 电机及驱动模块
3.7.1 基本原理
3.7.2 硬件电路设计
3.8 遥控器模块设计
3.8.1 基本原理
3.8.2 硬件电路设计
3.9 电源模块选择
3.10 四轴飞行器的组装
3.10.1 电机、浆、电池、机型的相互关系
3.10.2 机架的组装
第4章 软件设计
4.1 软件预备知识
4.1.1 刚体的空间角位置描述
4.1.2 用欧拉角描述定点转动刚体的角位置
4.1.3 四元数
4.1.4 控制与滤波算法
4.2 主控程序初始化设置及说明
4.2.1 SPI的I/O口初始化实现
4.2.2 IIC的I/O口初始化实现
4.2.3 定时器初始化实现
4.2.4 电子调速器初始化实现
4.3 姿态传感器软件设计
4.3.1 软件设计基本思路
4.3.2 DMP
4.3.3 代码实现及解析
4.4 气压计软件设计
4.4.1 软件设计基本思路
4.4.2 代码实现及解析
4.4.3 自主高度控制的实现
4.5 遥控器软件设计
4.5.1 软件设计基本思路
4.5.2 无线模块代码实现及解析
4.5.3 摇杆代码实现及解析
4.6 摄像头软件设计
4.6.1 软件设计基本思路
4.6.2 摄像头的数据读取
4.6.3 摄像头的数据处理
4.7 上位机设计
4.7.1 帧头检测模块
4.7.2 3D模型路径模块
4.7.3 3D模型属性设置模块
4.7.4 陀螺仪3D数据显示模块
第5章 调试、问题解析及改进方向随想
附录A STM32F4最小系统电路图
附录B 遥控器电路
附录C 飞控板连接电路
参考文献
四旋翼无人飞行器设计是2017年由清华大学出版社出版,作者 辛亮。
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