基于51单片机的微型四轴飞行控制器的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

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，具有广阔的应用前景。可应用于军事上的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。在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。工业上可以用在安全巡捡，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。

四轴飞行器的飞行控制技术是无人机研究的重点之一。它为为小型无人机的研究和设计创造了新的条件，提供了新的思路。当今国内外针对四轴飞行器的研究都处于快速发展的阶段。随着纳米科技与制造业的迅猛发展以及mems的蓬勃兴起，四轴飞行器的发展必定会朝着越来越实用化的道路进行。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。

2. 研究的基本内容与方案

本设计主要通过单片机识别遥控器发出的信号对四个直流小电机进行速度控制，由电机带动四个旋翼旋转，实现飞行器的加速、减速、升降、前后左右移动等功能。主要设计内容是飞行器的整体设计，主要有机械部分、硬件部分和软件三部分。通过创建模型并编写程序，在仿真软件上进行仿真模拟飞行器的飞行状态，验证设计的合理性。

本次设计主要实现功能有：（1）基于单片机控制飞行器启停、加减速、前进后退、左右侧飞以及左右转；（2）通过红外遥控部分能够将键盘的信息有效的传递到微控制器上。

本次设计飞行器的机械结构呈十字形交叉固定的四根主轴组成，在主轴的四个端点处安装四只旋翼，且四只旋翼处于同一水平面。飞行器的整体空间上呈现轴对称结构，其结构示意图如图2.1所示。

3. 研究计划与安排

1～3周：查阅相关文献资料，明确研究方向，确定研究内容，完成开题报告；

4～6周：完成功能设计，元器件选型，同时完成不少于2万字符的英文翻译任务；

7～9周：完成电路设计，搭建硬件电路，编写软件；

10～12周：调试各部分功能，进一步优化方案；制作pcb，焊接封装；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘浩蓬,龙长江,万鹏,王晓谊,胡奔.植保四轴飞行器的模糊pid控制[j].农业工程学报,2015,1期:71-77.[2]朱建亮,浦炜.基于蓝牙的四轴飞行器控制系统[j].山西电子技术,2016,5期:10-12.[3]张崇辉,黄建龙.基于arduino平台的微小型四轴飞行器设计与飞行控制系统实现[j].南通航运职业技术学院学报2017,3期:44-48.[4]borowczyka.autonomouslandingofaquadcopteronahigh-speedgroundvehicle[j].journalofguidancecontrolanddynamics,2017,40(9):2373-2380.[5]edwaryazid,matthewgarratt,fendysantoso.positioncontrolofaquadcopterdroneusingevolutionaryalgorithms-basedself-tuningforfirst-ordertakagi–sugeno–kangfuzzylogicautopilots[j].appliedsoftcomputing,2019,78(5):373-392.

[1]刘浩蓬,龙长江,万鹏,王晓谊,胡奔.植保四轴飞行器的模糊pid控制[j].农业工程学报,2015,1期:71-77.[2]朱建亮,浦炜.基于蓝牙的四轴飞行器控制系统[j].山西电子技术,2016,5期:10-12.[3]张崇辉,黄建龙.基于arduino平台的微小型四轴飞行器设计与飞行控制系统实现[j].南通航运职业技术学院学报2017,3期:44-48.[4]borowczyka.autonomouslandingofaquadcopteronahigh-speedgroundvehicle[j].journalofguidancecontrolanddynamics,2017,40(9):2373-2380.[5]edwaryazid,matthewgarratt,fendysantoso.positioncontrolofaquadcopterdroneusingevolutionaryalgorithms-basedself-tuningforfirst-ordertakagi sugeno kang fuzzylogicautopilots[j].appliedsoftcomputing,2019,78(5):373-392.

[6]陈虹丽，牛佳林，彭辉.基于单片机的铜热电阻传感器基本参数测试[j].实验技术与管理，2018，3期：29-31.