基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统设计
2021年电子技术应用第5期
任剑秋，钟小勇，张小红
江西理工大学 理学院，江西 赣州341000
摘要： 针对四旋翼无人机姿态传感器易受干扰，导致姿态输出误差大的问题，设计了一种基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统。系统使用MPU6050等传感器实时采集四旋翼姿态数据，通过四元数互补滤波算法进行姿态解算，利用串级PID控制，以PWM方式驱动电机。在设计控制系统的软硬件基础上，完成了四旋翼的实物制作与飞行测试。结果表明：该系统能够灵活地控制四旋翼无人机的姿态，实现四旋翼无人机稳定飞行。
中图分类号： TP273
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201024
中文引用格式： 任剑秋，钟小勇，张小红. 基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统设计[J].电子技术应用，2021，47(5)：97-101，107.
英文引用格式： Ren Jianqiu，Zhong Xiaoyong，Zhang Xiaohong. Design of multi-sensor quadrotor attitude control system based on STM32[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(5)：97-101，107.
Design of multi-sensor quadrotor attitude control system based on STM32
Ren Jianqiu，Zhong Xiaoyong，Zhang Xiaohong
School of Science，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China
Abstract： Aiming at the problem that the attitude sensor of the quadrotor was susceptible to interference, resulting in large attitude output errors, a multi-sensor quadrotor attitude control system based on STM32 was designed. The system used sensors such as MPU6050 to collect the attitude data of the quadrotor in real time, calculated the attitude through the quaternion complementary filtering algorithm, and used the cascade PID control to drive the motors in PWM mode. Based on the design of the software and hardware of the system, the physical production and flight test of the quadrotor were completed. The results show that the system can flexibly control the attitude of the quadrotor UAV and realize the stable flight of the quadrotor UAV.
Key words : quadrotor UAV；attitude control；STM32；sensor；complementary filtering
0 引言
四旋翼是一种典型的多输入输出、非线性、强耦合的欠驱动系统[1]，控制系统复杂，但其结构紧凑、灵活性和机动性好[2]，在军事和民用领域都有广泛的应用前景。在四旋翼控制系统中，飞行的姿态控制尤为重要，直接影响无人机的控制精度和飞行效果[3]。四旋翼机载姿态传感器受到环境如固有的振动、噪声、磁场等客观因素影响以及传感器自身工艺的限制，可能导致传感器测量的姿态信息与实际姿态有较大偏差[4-5]，要实现稳定飞行，并非易事。为此，本文结合模块化设计的思想，采用多传感器数据融合，设计一种基于STM32的多传感器四旋翼姿态控制系统。
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作者信息:
任剑秋，钟小勇，张小红
(江西理工大学 理学院，江西 赣州341000)
