CN110865647A - 基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，属于技术领域，系统初始化；定时器设置；等待获取定时器中断触发信号；获取定时器中断触发信号读取传感器数据；读取控制指令；根据控制算法生成电机控制量；电机调速器信号输出；状态数据下传。本发明首先系统通电，系统开始初始化，包括对于DPIO、系统时钟的初始化，然后对定时器进行设置，在定时器中断触发时，依次对传感器数据读取、控制指令读取、计算生产电机控制量、控制电调信号输出、数据下传等任务，此种控制方式便捷，时效性更好，适用于对飞行器的实时控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法，特别是涉及基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，属于飞行器技术领域。
背景技术
全自二十世纪末到现在，国内和国外一直在不断的研制机械臂履带机器人，他们被用于不同的领域，有的被用来做外太空的探测，有的被用来充当爆破兵，被用于军事领域，正是由于履带式机器人拥有极强的适应地形的优越性能，所以在各个领域都有它的一席之地，人们才会不断的研究和创新、创造更加完善的履带机器人。
现有技术中对其基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法有很多种，而随着需要的不断上涨，对其控制方法上的优化也在不断的改进，现有的飞行器只是简单地检测高度然后对飞行高度进行限定，但是并没有对飞行器限高与速度进行稳定可靠的控制，为此设计一种基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法来改进现有技术中的控制方法。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，控制方式便捷，且能准确地控制飞行器的高度。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，应用于单片机，
步骤1：系统初始化；
步骤2：定时器设置；
步骤3：等待获取定时器中断触发信号；
步骤4：获取定时器中断触发信号读取传感器数据；
步骤5：读取控制指令；若控制指令包括高度控制，进入高度控制步骤，所述高度步骤具体包括：
步骤51：开始高度控制延时；
步骤52：超声波定高计时；
步骤53：获取各方位加速度分量；
步骤54：执行气压计定高；
步骤55：获取气压计接收到的数据状态；
步骤56：气压计高度位置控制；
步骤57：开启定高模式；
步骤58：根据各方位加速度分量通过PID算法确定期望速度限幅；
步骤59：获取各方位加速度数据积分，并将各方位加速度积分和纬度融合；
步骤6：根据控制算法生成电机控制量：根据加速度和纬度融合的数据通过PID算法计算出期望速度赋值，且期望速度赋值与期望速度限幅相加得到期望速度调节参数；
步骤7：电机调速器信号输出：根据期望速度调节参数控制油门电机实现高度控制；步骤8：状态数据下传。
优选的，步骤1中系统初始化包括对于DPIO、系统时钟的初始化。
优选的，步骤4中所述传感器包括超声波传感器、加速度计、陀螺仪和气压计。
优选的，步骤3中各方位加速度分量包括向上加速度分量、向北加速度分量、向西加速度分量。
优选的，步骤7中控制油门电机包括高度油门输出控制，所述高度油门输出控制通过控制油门。
优选的，步骤6中PID算法包括期望速度的比例、期望速度的微分、期望速度的积分。
优选的，所述单片机的型号为STM32F407VGT6，所述电机调速器的型号为天行者30A电机调速器。
本发明的有益技术效果：
本发明提供的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，首先系统通电，系统开始初始化，包括对于DPIO、系统时钟的初始化，然后对定时器进行设置，在定时器中断触发时，依次对传感器数据读取、控制指令读取，在读取到高度控制时，先将通过超声波定高以及气压计定高确定最大的加速度分量然后根据最大加速度分量确定期望速度的限幅，然后再次获取各个方向上的加速度值，然后根据加速度值PID算法确定期望的速度值与期望速度限幅相加得到调节参数控制油门实现高度控制，且在最终的期望高度调节参数中加入了期望速度限幅，这样使得限高条件下得到的期望速度限幅能对期望速度调节参数进行控制，可进一步确定限高信息能体现在期望速度调节参数中，高度控制精度高，且通过控制之后通过数据下传实现控制，此种控制方式便捷。
附图说明
图1为按照本发明的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法的一优选实施例的程序流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本实施例提供的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，应用于单片机，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：系统初始化；
步骤2：定时器设置；
步骤3：等待获取定时器中断触发信号；
步骤4：获取定时器中断触发信号读取传感器数据；
步骤5：读取控制指令；若控制指令包括高度控制，进入高度控制步骤，所述高度步骤具体包括：
步骤51：开始高度控制延时；
步骤52：超声波定高计时；
步骤53：获取各方位加速度分量；
步骤54：执行气压计定高；
步骤55：获取气压计接收到的数据状态；
步骤56：气压计高度位置控制；
步骤57：开启定高模式；
步骤58：根据各方位加速度分量通过PID算法确定期望速度限幅；
步骤59：获取各方位加速度数据积分，并将各方位加速度积分和纬度融合；
步骤6：根据控制算法生成电机控制量：根据加速度和纬度融合的数据通过PID算法计算出期望速度赋值，且期望速度赋值与期望速度限幅相加得到期望速度调节参数；
步骤7：电机调速器信号输出：根据期望速度调节参数控制油门电机实现高度控制；步骤8：状态数据下传。
本实施中，步骤1中系统初始化包括对于DPIO、系统时钟的初始化。
本实施例中，步骤4中所述传感器包括超声波传感器、加速度计、陀螺仪和气压计。其中超声波传感器用于感测障碍物信息，加速度计用于测量加速度，陀螺仪用于检测姿态角度信息以及纬度信息，气压计用于检测气压大小。
本实施例中，步骤3中各方位加速度分量包括向上加速度分量、向北加速度分量、向西加速度分量。以上，通过将方位加速度分成向上和向北和向西，从而方便加入纬度信息之后使得纵横交错确定方位信息。
本实施例中，步骤7中控制油门电机包括高度油门输出控制，所述高度油门输出控制通过控制油门。
本实施例中，步骤6中PID算法包括期望速度的比例、期望速度的微分、期望速度的积分。
以上设置，PID算法的公式为现有的公式，通过对期望速度进行控制实现高度控制。
本实施例中，所述单片机的型号为STM32F407VGT6，所述电机调速器的型号为天行者30A电机调速器。
单片机所用的编程软件是emIDE，emIDE是一个开源的嵌入式集成开发环境，基于Code::Blocks开发的插件，能够支持多个平台和多个厂家的嵌入式硬件，继承了Code::Blocks的优点。与大多编程软件一样，emIDE能够实现编写程序并将其下载到单片机内，在emIDE内完成程序的编写、修改后，连接上下载器和飞控后，便可进行程序的下载。
STM32F407VGT6的主要特性有：
（1）内核：带有FPU的ARM 32-bit ContexTM-M4F,主频可达168MHz,能够实现高达210DMIPS的性能，并且还具有DSP指令集；
（2）内存：1MB Flash和192+4KB SRAM，包括64KB CCM数据RAM，32位数据总线的灵活外部存储控制器，包括SPAM、PSRAM、NOR/NAND存储器；
（3）具有LCD并行接口，兼容8080/6800模式；
（4）工作电压：1.8V-3.6V；
（5）晶振频率可从4MHz至26MHz，内置精度达1%的16MHz RC振荡器、带校准功能的32KHzRTC振荡器和32KHz RC振荡器；
（6）定时器：17个，包括12个16位定时器，2个168MHz的32位定时器，每个都带有4个输入捕捉、输出比较、PWM或脉冲计数器与正交编码器输入；
（7）I/O端口：高达138个I/O口，其中有136个为快速I/O端口，频率可达84MHz。
本发明提供的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，首先系统通电，系统开始初始化，包括对于DPIO、系统时钟的初始化，然后对定时器进行设置，在定时器中断触发时，依次对传感器数据读取、控制指令读取，在读取到高度控制时，先将通过超声波定高以及气压计定高确定最大的加速度分量然后根据最大加速度分量确定期望速度的限幅，然后再次获取各个方向上的加速度值，然后根据加速度值PID算法确定期望的速度值与期望速度限幅相加得到调节参数控制油门实现高度控制，这样使得限高条件下得到的期望速度限幅能对期望速度调节参数进行控制，可进一步确定限高信息能体现在期望速度调节参数中，高度控制精度高，且通过控制之后通过数据下传实现控制，此种控制方式便捷。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，应用于单片机，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：系统初始化；
步骤2：定时器设置；
步骤3：等待获取定时器中断触发信号；
步骤4：获取定时器中断触发信号读取传感器数据；
步骤5：读取控制指令；若控制指令包括高度控制，进入高度控制步骤，所述高度步骤具体包括：
步骤51：开始高度控制延时；
步骤52：超声波定高计时；
步骤53：获取各方位加速度分量；
步骤54：执行气压计定高；
步骤55：获取气压计接收到的数据状态；
步骤56：气压计高度位置控制；
步骤57：开启定高模式；
步骤58：根据各方位加速度分量通过PID算法确定期望速度限幅；
步骤59：获取各方位加速度数据积分，并将各方位加速度积分和纬度融合；
步骤6：根据控制算法生成电机控制量：根据加速度和纬度融合的数据通过PID算法计算出期望速度赋值，且期望速度赋值与期望速度限幅相加得到期望速度调节参数；
步骤7：电机调速器信号输出：根据期望速度调节参数控制油门电机实现高度控制；
步骤8：状态数据下传。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，其特征在于：步骤1中系统初始化包括对于DPIO、系统时钟的初始化。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，其特征在于：步骤4中所述传感器包括超声波传感器、加速度计、陀螺仪和气压计。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，其特征在于：步骤3中各方位加速度分量包括向上加速度分量、向北加速度分量、向西加速度分量。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，其特征在于：步骤7中控制油门电机包括高度油门输出控制，所述高度油门输出控制通过控制油门期望速度赋值。
6.根据权利要求1所述的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，其特征在于：步骤6中PID算法包括期望速度的比例、期望速度的微分、期望速度的积分。
7.根据权利要求1所述的基于单片机的遥控多旋翼飞行器的控制方法，其特征在于：所述单片机的型号为STM32F407VGT6，所述电机调速器的型号为天行者30A电机调速器。
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|---|---|
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101916115A (zh) * | 2010-07-27 | 2010-12-15 | 东北大学 | 一种微型共轴双旋翼飞行器控制装置及方法 |
| CN103197683A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-07-10 | 南京航空航天大学 | 四旋翼无人直升机飞行高度与姿态智能控制方法 |
| WO2015081383A1 (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Spatial Information Systems Research Ltd | Method and apparatus for developing a flight path |
| CN106681344A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-17 | 湖南纳雷科技有限公司 | 一种用于飞行器的高度控制方法及控制系统 |
| CN106970651A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-07-21 | 南京理工大学泰州科技学院 | 一种基于视觉导航的四旋翼无人机的自主飞行系统及控制方法 |
| CN107065911A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-08-18 | 湖北理工学院 | 四旋翼飞行器及其控制方法 |
| CN107505949A (zh) * | 2017-09-30 | 2017-12-22 | 上海拓攻机器人有限公司 | 一种无人机飞行控制方法以及系统 |
| CN110209182A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-06 | 云南民族大学 | 一种基于avr单片机的四旋翼飞行器 |
-
2019
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101916115A (zh) * | 2010-07-27 | 2010-12-15 | 东北大学 | 一种微型共轴双旋翼飞行器控制装置及方法 |
| CN103197683A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-07-10 | 南京航空航天大学 | 四旋翼无人直升机飞行高度与姿态智能控制方法 |
| WO2015081383A1 (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Spatial Information Systems Research Ltd | Method and apparatus for developing a flight path |
| CN106681344A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-17 | 湖南纳雷科技有限公司 | 一种用于飞行器的高度控制方法及控制系统 |
| CN107065911A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-08-18 | 湖北理工学院 | 四旋翼飞行器及其控制方法 |
| CN106970651A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-07-21 | 南京理工大学泰州科技学院 | 一种基于视觉导航的四旋翼无人机的自主飞行系统及控制方法 |
| CN107505949A (zh) * | 2017-09-30 | 2017-12-22 | 上海拓攻机器人有限公司 | 一种无人机飞行控制方法以及系统 |
| CN110209182A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-06 | 云南民族大学 | 一种基于avr单片机的四旋翼飞行器 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| MINGJIANWU: "Effect of solar cell efficiency and flight condition on optimal flight control and energy performance for Z-shaped wing stratospheric solar aircraft", 《ACTA ASTRONAUTICA》 * |
| MINGJIANWU: "Effect of solar cell efficiency and flight condition on optimal flight control and energy performance for Z-shaped wing stratospheric solar aircraft", 《ACTA ASTRONAUTICA》, 30 November 2019 (2019-11-30) * |
| 张鹏: "基于STM32的有缆多旋翼飞行器控制系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
| 张鹏: "基于STM32的有缆多旋翼飞行器控制系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》, 15 January 2017 (2017-01-15), pages 23 - 24 * |
| 杨鹏飞: "四旋翼飞行器姿态控制系统优化设计", 《计算机仿真》 * |
| 杨鹏飞: "四旋翼飞行器姿态控制系统优化设计", 《计算机仿真》, no. 05, 15 May 2017 (2017-05-15) * |
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