转移矩阵,整理得机体坐标系B 到地面坐标系E 的转换矩阵,如式(5)所示,整理得式(3)。 4.电路设计 4.1 系统组成及原理框图系统由飞行控制模块、导航模块、电源模块和航拍携物模块等四部分组成。主控模块负责飞行姿态控制;导航模块用PID控制算法对数据进行处理,同时解算出相应电机需要的PWM增减量,调整飞行姿态;电源模块负责提供持续稳定电流;航拍携物模块主要负责完成比赛相应动作。原理框图如图4所示。图4 系统总体框图 4.2 系统电路图根据系统的方案设计和各模块之间的关系,画出系统电路图,如图5所示。(5) 即(6) 陀螺仪姿态传感器超声波模块摄像头 RL78/G 13 MCU 板飞行控制板电机驱动模块物体投放模块 6 各部分电路用红框标出。图5 飞行器整体电路图 5.程序设计 5.1 主程序思路图主程序按照要求不同分为“基础部分”和“发挥部分”两部分设计。如图6所示。图6 主程序思路图基础部分发挥部分降落返回A区着陆探测着陆区域探测B区投放铁循迹前进循迹前进飞跃示高线调整飞行高度调整飞行高度起飞姿态调整拾起铁片起飞姿态调整开始 7 5.2 PID算法流程图配合上述PID算法,流程图如图7所示。图7 PID算法流程图 5.3 系统软件系统软件采用C语言开发,在CubSuite+环境下调试并实现功能。进入主程序并初始化后,按键开关按下后开始执行相应的程序。软件程序设计采用模块化的结构,便于分析和实现功能。 6. 测试方案 6.1 硬件测试调试PID的三个参数,当飞行器反应迅速且两边机翼等幅震荡时即可确定P 参数;调节D参数时当飞行器从任意角度都可以一次直接返回平衡位置即可; 当某一边机翼反应过小时加一个I参数,直至测试出一组适合的PID参数。同时电源直接给电机供电,测试电压电流正常。 6.2 软件仿真测试用串口显示每个电机PWM输出,观察各种姿态下PID控制后电机油门的大
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