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    摘要：对于现代航空航天领域研究的新型热点——四旋翼飞行器作为本设计的研究对象，针对飞行器的体积结构较大而不适合隐蔽侦察与特殊环境侦察的缺点问题，提出了利用PCB直接作为机架的小型四旋翼的方法。在设计中，其是由控制电路、传感器电路和四个空心杯电机组成。本课题围绕小型四旋翼飞行器的空气动力学和电机动力学的基础上，以STM32F103作为整个飞行系统的控制核心，利用PID算法对系统进行控制，实现其理想飞行功能；在此论文的设计任务包括器件的选取，硬件电路的设计，模块化的软件的设计，并作大量的调试工作，解决设计中的基本问题。40723
    毕业论文关键词：小型化；四旋翼飞行器；飞行控制；PID控制
    Small Four-Rotor Aircraft Research and Design
    Abstract: The new hot spot for modern aerospace research - four-rotor aircraft is the study of the design, for the volume of the structure is not suitable covert reconnaissance and reconnaissance of the special circumstances for large aircraft disadvantage question, we proposed the use of PCB directly as a machine small four-rotor approach frame. In the design, which is by the control circuit, sensor circuit, and four coreless motor. Basis of this issue around the small four-rotor aerodynamics and motor dynamics, taking STM32F103 as the core of the flight control systems, the use of PID algorithm to control the system to achieve its desired flight function; in this paper design tasks include selection, hardware design components, modular software design, debugging and do a lot of work, the basic problem solving design.
    Key words: Small; Four-Rotor aircraft; Flight control; PID control
    目    录

    摘要    1
    引言    2
    1.绪论    2
      1.1选题的背景与意义    2
      1.2本文研究目标    4
    2.四旋翼飞行器的控制原理与动力学分析    5
    2.1四旋翼飞行器的控制原理    5
    2.2飞行姿态的计算    7
    2.3动力学系统分析和建模    11
    3.小型四旋翼飞行器的硬件结设计    13
    3.1主控制器STM32103RBT6模块    13
    3.2姿态测量传感器MPU6050模块    15
    3.3 WIFI传输USI8686模块    16
    3.4电子罗盘HWC5883模块    16
    3.5PWM波电机控制模块    17
    3.6电源管理模块与状态显示模块    18
    4.小型四旋翼飞行器的软件设计    19
    4.1控制设备部分    21
    4.2飞行器主体部分    21
    4.3 PID算法对四轴飞行器的控制    21
    5.结束语    25
    参考文献    26
    附录    27
    致谢    28
    小型四旋翼飞行器研究与设计
    引言
    在当代，随着科学技术的不断地提高，各项技术都在飞速的发展，而在航天领域中，由于体积较小，质量较轻，在执行工作任务时较为隐蔽，而且并不需要驾驶员在机上操作，大大减少了不必要的人员伤亡，解放了飞机的空间布局，可以使其更加的适应飞机的操作而不需要考虑驾驶员的操作环境的相关问题，并且更加的适应狭窄，缺氧的等特种环境下的飞行任务，所以无人机技术的革新已经成为了领域中的焦点与热点。
    在无人机中的四旋翼飞行器又以它造价较为低廉，机构较为简单和性能相对稳定等独特的优点成为了当代大学、科研院所、军工研究所等相关研究部门的研究热点。但是由于一些特殊的作业领域（作战侦查等），对四旋翼飞行器的微型化的要求日益提高，本设计就是对传统的四旋翼飞行器进行小型化设计，而且要求保留其相关性能。
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