基于单片机的遥控飞行器设计

摘 要：本文主要研究了基于单片机的遥控飞行器的设计STM32F103RCT6^[1]作为核心部件进行逻辑控制及信号产生，实现红外远程操控飞行器的目的。

四轴飞行器具备飞行器的所有优点，又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点^[2]，具有广阔的应用前景。在军事上可用于地面战场侦查和监视，获取不易获取的情报。能执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务，可应对现代电子战，实现通信中继等现代战争模式。在民用上可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。在工业上可以用于安全巡检，大型化工现场等人工不容易达到的空间作业。因此，四轴飞行器的研究意义重大。

关键词:四轴飞行器；单片机；STM32

绪论

四轴飞行器是无人飞行器的一种，也是智能机器人，四轴飞行器的动力是由四个旋翼式的飞行引擎提供^[1]。人们对于四轴飞行器的研究从军用到民用、商用领域遍地涉及。近几十年来，随着现代控制理论与电子控制技术的发展，运用现代控制技术，使用电机代替油动力引擎进行飞行器控制研究。四轴飞行器不需要专门的反扭矩桨，可以通过反扭矩作用使飞行器扭矩平衡^[2]。

四轴飞行器具备结构轻便、体积小巧、动作灵活、造价低等特点，即以上特点使其在军用、工业和民用等范畴具备良好的运用前景。在军事上可用于对地面的监测来获取情报；在工业上可对震后灾区、安全检查等人工不容易抵达的地方进行搜救工作；在民用上，可用于追踪与交通巡查等诸多方面。因而，关于四旋翼飞行器的研讨具有至关重要的意义。

本文选用的是一款STM32芯片作为控制芯片，以四旋翼飞行器为研究目标，实现飞行器的平稳飞行。首先是从历史的角度对飞行器的发展及研究成果进行了一定的论述，在此基础上对四旋翼飞行器的机体结构和工作原理进行了简单的介绍 ，并给出了本次设计的样机模型与电路的设计。其次，建立坐标系，对姿态角的计算进行了相关的定义，姿态角的求解是本论文设计中也是核心内容。之后通过编写控制算法程序，模拟四旋翼飞行器的试飞工作以及验证本次硬、软件设计的可行性，完成本次设计目标。

选题背景

四轴飞行器的飞行控制技术是无人机研究的重点之一。它为小型无人机的研究提供了新的思路，设计创造了新的条件。当今国内外针对四轴飞行器的研究都处在快速发展的阶段。现在看来，四轴飞行器的研究还存在着许多亟待解决的技术难点问题，甚至有些问题很难在短时间内找到合理的解决方法。因此，现阶段能做的就是利用现阶段已经掌握的技术，尽最大可能解决现在面临的问题，只有这样才能使微小型无人机方面的研究不断前进，四轴飞行器的研究领域十分广阔，并且其研究范畴随着研究的不断深入还在继续扩大，而对其中的部分技术问题开展一些探索性研究工作也是本课题的目的所在^[3]。