基于ARM內(nèi)核單片機(jī)的四旋翼直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．2 控制律軟件設(shè)計(jì)
由于PID控制算法成熟穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)，因此本方案飛行控制器的設(shè)計(jì)采用PID算法。由于飛控系統(tǒng)為數(shù)字系統(tǒng)，因此采取數(shù)字PID算法。數(shù)字PID算法如式(2)所示。程序的實(shí)現(xiàn)在此就不贅述。

式中T表示控制器的控制周期，ek表示四旋翼飛控指令與反饋信號(hào)的差值，uk表示PID的輸出信號(hào)，k表示控制節(jié)拍序號(hào)，Kp、Ki、Kd分別表示PID控制器的比例、積分、微分項(xiàng)系數(shù)。采用上述算法分別設(shè)計(jì)飛行器的滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航、定高以及GPS定點(diǎn)的PID控制器。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與飛行試驗(yàn)
依據(jù)上述的各個(gè)部分完成了飛行器硬件平臺(tái)的搭建和控制算法程序的編寫(xiě)和調(diào)試，并反復(fù)進(jìn)行了試飛調(diào)參，最終達(dá)到了比較理想的效果，實(shí)現(xiàn)了飛行器的全自主GPS定點(diǎn)定高定航向懸停，并且在外界強(qiáng)干擾的情況下能夠很好地穩(wěn)定姿態(tài)。飛行器全自主GPS定點(diǎn)定高定航向懸停飛行如圖7所示。

5 結(jié)論
文中所設(shè)計(jì)的四旋翼飛行控制軟硬件系統(tǒng)對(duì)四旋翼飛行器的飛行控制取得了比較好的效果，通過(guò)試飛實(shí)驗(yàn)表明，在本飛控系統(tǒng)的控制下，四旋翼具有較好的穩(wěn)定性，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。同時(shí)本設(shè)計(jì)充分利用了STM32單片機(jī)豐富的片內(nèi)資源，程序均采用模塊化設(shè)計(jì)，稍作修改即可很容易地移植到其他飛行器上，具有較好的可移植性，縮短了系統(tǒng)軟硬件的開(kāi)發(fā)周期，為下一步搭載實(shí)驗(yàn)各類任務(wù)設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。