全国大学生电子设计竞赛经验交流.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,全国大学生电子设计竞赛经验交流,.,参赛题目,：,四旋翼自主飞行器,.,参赛队员,：,赵泽民 王希鹏 王祥宇,.,青岛农业大学,来自元器件清单猜想,比赛一周前收到元器件清单通知，我们分析认为四旋翼飞行器应该是控制类题目，我们基于擅长做控制类题，所以就对这道题提前进行了分析。,当提前三天收到瑞萨单片机后我们根据,CPU,体积质量分析，认为瑞萨单片机可能与四旋翼飞行器有关。,飞行器的选择,我们选择的标准：,1,、选小不选大，这样既满足了组委会对四旋翼尺寸的要求，又因为飞行惯性会小一些，利于控制,2,、选材料轻质的，有利于提高续航能力，满足完成比赛的要求,参赛题目选择,组委会官方网站公布题目后，针对控制类题目我们提出了以下问题：,1,、每个题目的技术难点有哪些，能不能解决？,2,、根据实验室现有条件是否能够完成这道题目？,3,、假若要做这道题目，我们能做到何种程度？,经过比较分析，我们认为，四旋翼飞行器是一道新题，对任何队伍都没有经验和优势可言；,CPU,有特殊要求，我们已经基本掌握，这是我们的优势；,飞行器比赛场地分析,1,、飞行器飞离地面,20cm,，从,A,点飞到,B,点,2,、飞行器飞离地面,20cm,，从,B,点飞到,A,点,3,、飞行器衔住厚度小于,0.05cm,，形状为,4*4cm,正方形 铁片从,A,点起飞，飞过中间,1m,示高线在,B,点上空抛落贴片 然后越过示高线飞回,A,点,电机驱动电路设计,电机需要,2A,电流,对于低电压高电流要求,我们选用,KD2300,KD2300,贴片式,供电电压,20V,以下,内阻,28m,最大电流,6A,，体积较小,控制电路简单易于实现。,转速的测量方案,由于电池电压随着飞行时间而减小，给一个同样的,PWM,电机转速是不一样的，这样无法精确控制电机得飞行速度，为此我们加上了凹槽红外对管传感器直接测电机转速根据电压变化,PWM,给以不同变化。但是最后没有用，因为无法找到合适的,PWM,、电池量、转速这三者之间的关系。,因为需要掌握飞行器飞行状态、飞行参数以达到控制控制飞行器的目的，我们选用,MPU-6050,模块,(,三轴陀螺仪,+,三轴加速度,),传感器，标准,IIC,通信协议芯片内置,16bit AD,转换器,16,位数据输出，四个电机用四路不同,PWM,波进行控制。,飞行姿态控制方案,运动分析,四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器的电机,1,和电机,3,逆时针旋转的同时，电机,2,和电机,4,顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。,在图中，电机,1,和电机,3,作逆时针旋转，电机,2,和电机,4,作顺时针旋转，规定沿,x,轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。,控制方式,本队将四旋翼飞行器四个机翼分为三种控制方式：,第一种：将,1,和,2,，,3,和,4,级联，用以控制前后飞行；,第二种：将,2,和,3,，,1,和,4,级联，用以控制左右飞行；,第三种：将,1,和,3,，,2,和,4,级联，用以控制斜航飞行,；,控制算法,INCLINE_X,：,X,轴,PWM,控制量；,CTRL_X:,人为控制偏移量,INCLINE_Y,：,Y,轴,PWM,控制量；,CTRL_Y:,人为控制偏移量,NCLINE_Z,：,Z,轴,PWM,控制量；,CTRL_Z:,人为控制偏移量,INCLINE_X=(ANGLE_X+CTRL_X)*M+ANGLE_SPEED_X*N;,INCLINE_Y=(ANGLE_Y+CTRL_Y)*M+ANGLE_SPEED_Y*N;,INCLINE_Z=(ANGLE_Z+CTRL_Z)*M+ANGLE_SPEED_Z*N;,PWM1=BASIC+INCLINE_X+INCLINE_Y+INCLINE_Z;,PWM2=BASIC+INCLINE_X-INCLINE_Y-INCLINE_Z;,PWM3=BASIC-INCLINE_X-INCLINE_Y+INCLINE_Z;,PWM4=BASIC-INCLINE_X+INCLINE_Y-INCLINE_Z;,飞行位置控制方案论证,1,、安装,OV7725,摄像头模块，对地面黑色巡航线,自带,24MHZ,有源晶振，方便使用，分辨率,120FPS,高帧速度输出，需要高速度处理器进行处理,2,、安装光电开关进行寻迹,使用,E18-B0-N1,光电开关，不需要外设电路，利用光电开关盲区检测地面高度，不稳定难实现,3,、自行设定飞行时间，不加传感器,对飞行方向和飞行时间需要严格精确控制,根据的飞行器负载能力、指定,cpu,的性能分析我们选择了 方案三。,程序框图,开始,传感器校准,电量检测,根据传感器,PID,计算值,和运动命令,计算出电机,转动值,读取传感器,数值并进行,PID,运算,根据设定产,生动作命令,PWM,生成,控制电机,中断,中断,实验室测试,请各位专家批评指正，谢谢！,