本设计主要介绍一种四旋翼飞行器的实现方案，以意法半导体公司生产的基于AMR Cortex-M3内核的STM32F103C8T6微型控制器作为计算控制单元，以Invensense公司生产的MPU6050作为惯性测量单元，整合飞行器姿态，以NRF24L01无线通信模块作为通信渠道，实现了上位机与下位机各项数据的实时传输，使用WFLY07遥控器实现了对四旋翼飞行器的无线遥控。本文详细介绍了四旋翼飞行器的飞行原理、硬件构造和软件设计，设计了一种PID控制器，实现了四轴飞行器的各项动作控制。
1.2四旋翼飞行器的国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
目前，国内外对四旋翼飞行器的研究主要集中在3个方面：基于惯性导行系统的自主飞行控制、基于视觉功能的自主飞行控制和自主飞行器系统方案，典型代表有：瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL)的OS4、宾夕法尼亚大学的HMX4。
OS4是EPFL自动化系统实验室开发的一种电动小型四旋翼飞行器，研究的重点是机构设计和自主导航算法，目标是实现室内和室外完全自主飞行。OS4I最大长度约73cm，质量为235g；它使用了DraganflyerⅢ的旋翼和机架，4个Faulhaber1724电机，以及一个Xsense的MT9-B微惯性器件。通过万向节将飞行器固定在飞行测试平台上，使其在三个方向都可以灵活运动，便于调试。飞行器的能源供给、数据处理、电机驱动以及飞行控制都由外部提供。OS4已经基于PID、LQ、Backstepping及Sliding-mode等多种控制算法实现了飞行器姿态控制。
Keywords：Quad-rotor，STM32F103，MPU6050，Attitude calculation，PID controller
第一章 四旋翼飞行器概述
1.1引言
目前国内外对飞行器的研究主要包括三种：固定翼、旋翼及扑翼式，四旋翼飞行器在布局形式上属于旋翼式的一种。国外早在上世纪初期就开始研究四旋翼飞行器。这种飞行器由军方率先研发并制造用于情报侦查等领域。很多科技企业、大学及研究所也研发并实现了自己的四旋翼飞行器。
2012年2月，由美国种子基金会（The Sapling Foundation）运营的非盈利组织TED大会请出了美国宾夕法尼亚大学（University Of Pennsylvania）动力科学院（School of Engineering and Applied Science）的一位教授和他所带领的一个四旋翼飞行器研发团队，他们陈述了目前一些无人机的不足之处和四旋翼飞行器的优越性，并多元化展示了他们研发的四旋翼飞行器在军事，勘探等多种行业的多种用途。
本科毕业设计（论文）资料
题目名称：
四旋翼飞行器PID控制器的设计
摘 要
近年来，随着新材料的涌现及新传感技术的发展，四旋翼飞行器迅速发展起来。四旋翼飞行器是一种具有四个对称旋翼的直升机，结构简单，机动性强，飞行灵活，可垂直起降，悬停甚至完成一些高难度飞行动作。它所具备的优越性能，使其应l introducea scheme to make a quad-rotor. The design used STM32F103C8T6 which worked with the new-fashioned ARM Cortex-M3 micro processer as the control unit. In addition, a chip named MPU6050 was used to measure the attitude data of the quad-rotor,and the wireless communication module named NRF24L01 to make the PC and the quad-rotor communicate well. Besides, aWFLY07remote was used to control the quad-rotor.We stated the flight theory, and the structure of the hardware and software in detailimportantly,a PID controllerwasdesigned to control the attitude and made it really worked.
事实上，很多无人机都需要专业的飞行控制团队进行远程操控，包括几个专业的飞行员，远程雷达感应操作员和团队协调员。除此之外，这些无人机在自身结构、体积、重量及成本等方面都有缺点。而四旋翼飞行器结构简单，体积小巧，重量轻便，机动性强，飞行灵活，可垂直起降，悬停甚至完成一些高难度飞行动作。这些优势使四旋翼飞行器迅速成为无人机领域冉冉升起的新星，也让人看到了它的研发价值和应用前景。很多行业如军事打击、公安追捕、灾害搜救、农林业调查、输电线巡查、航拍等都成为四旋翼飞行器体现其优越性的平台。
关键词：四旋翼飞行器，STM32F103，MPU6050，姿态解算，PID控制器
ABSTRACT
In recent years, with the new materialand newMEMStechnology, the quad-rotor obtains a rapid development .And that made it become a popular flight model among many model aircraft enthusiasts.Quad-rotoris a kind of symmetry withthe advantages of simple structure, strong flexibility,It cantake off and landvertically,In addition, it can alsohoverin the airand evendosome difficult maneuver. Its superior performance has the very broad application prospects.