李艳涛+杨旭+肖银燕+鲁丹+宋好舒

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）08-0212-03

1 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。……