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研究生:郭一鴻
研究生(外文):Yi-Hong Guo
論文名稱:以PSoC實現四旋翼機的姿態與定位控制
論文名稱(外文):Realization of Orientation and Position Control for a Quadrotor Craft Using PSoC
指導教授:蘇仲鵬蘇仲鵬引用關係洪崇文洪崇文引用關係
指導教授(外文):Juhng-Perng SuChung-Wen Hung
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:飛行控制板四旋翼機FreeRTOSPSoC5PID
外文關鍵詞:FreeRTOSPIDflight control boardquadrotorPSoC5
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四旋翼機相對於固定翼,有低空、低速飛行和較高的靈活性,造價也相對便宜,開發四旋翼機是有相當的民用或軍用價值。
本論文主要完成以下目標 (1)以PSoC5 做為控制晶片,嵌入FreeRTOS 即時系統的方式來管理周邊硬體、演算法計算、地面端溝通,可以更有效的掌控程式執行的頻率和周邊回傳資料處理的即時性,並降低中斷使用率。(2)重新設計與地面端通訊方法,使亦可直接觀測。(3)重新規劃四旋翼與其周邊專屬的飛行控制板、手自動板,更利於此架四旋翼機上的操控和穩定性。(4)修改iNemo 內部程式,使從原本只能用透過USB跟電腦溝通,改為用UART,並更動內部程式架構以符合四旋翼機所要的資訊。(5)PID控制器移植自Aeroquad 的Open Source 專案,並做出一些修改與調整,以符合研究上的需求。
A quadrotor, compared to a fixed-wing aeroplane, can fly at a low altitude as well as low speed, have higher flexibility, and its cost is relatively lower. Thus, developing the quadrotor will be valuable no matter in the civil or military aspect.
This study produced the following objectives: (1) it used PSoC5 as the control IC, which was embedded into the FreeRTOS real-time system for peripheral hardware management, algorithm computing, and ground communication, so the program execution frequency could be better controlled, the processing of data from peripheral hardware would be faster, and interrupt usage would be decreased. (2) This study redesigned the communication method with the ground station and made the quadrotor able to be directly monitored. (3) This study re-planned the quadrotor and its peripheral exclusive flight control board and auto/manual switching board, making the controllability and stability of the quadrotor higher. (4) The original internal program of iNemo could only communicate with a computer via a USB, which was replaced by a UART after this study revised the program. The architecture of the internal program was revised as well to provide information that the quadrotor would need. (5) This study adopted the PID controller from the open source project of Aeroquad and made modification and adjustment on it to meet the research needs.
中文摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 文獻探討 3
1.4 論文架構 4
第二章 四旋翼機的飛行控制 5
2.1 前言 5
2.2 四旋翼機體架構 5
2.3 四旋翼機座標軸 6
2.4 四旋翼機操控原理 7
2.5 指向角與距離計算 11
第三章 控制器設計與執行流程 12
3.1 前言 12
3.2 控制器設計 12
3.2.1 PID 結構 13
3.2.2 Roll 軸控制層 14
3.2.3 Pitch 軸控制層 16
3.2.4 Yaw 軸控制層 17
3.2.5 Height 控制層 18
3.3 基本飛行模態與命令 19
3.4 控制器程式執行流程 21
第四章 基於FreeRTOS的PSoC5程式設計 23
4.1 淺談FreeRTOS 23
4.1.1 前言 23
4.1.2 FreeRTOS的觀念 24
4.1.3 FreeRTOS的操作 26
4.1.4 FreeRTOS的定時事件 28
4.1.5 FreeRTOS的同步事件 29
4.2 基於FreeRTOS程式設計架構 30
4.3 iNemo感測系統區塊設計 32
4.3.1 通訊格式 33
4.3.2 PSoC5端程式設計 33
4.3.3 iNemo端程式設計 34
4.4 手機收發區塊設計 36
4.4.1 通訊協定 36
4.4.2 PSoC5 由手機收取資料 36
4.4.3 PSoC5 發送資料給手機 37
4.5 脈波寬度計算區塊設計 38
4.5.1 脈波寬度計算區塊設計 39
4.6 超音波區塊設計 41
4.6.1 超音波區塊設計 41
4.7 類比電壓轉數位 42
4.7.1 類比電壓轉數位區塊設計 42
第五章 系統硬體架構 45
5.1 遙控四旋翼機機構介紹 45
5.1.1 遙控四旋翼機 45
5.1.2 馬達 46
5.1.3 電子速度控制器 47
5.1.4 遙控器與接收機 48
5.2 慣性量測元件 49
5.3 超音波 51
5.4 藍牙 52
5.5 PSoC5模組 52
5.6 手機 54
5.7 自製電路板 56
5.7.1 飛行控制板 56
5.7.2 手自動切換板 58
第六章 實驗結果與討論 60
6.1 前言 60
6.2 參數設定 60
6.3 停懸模態測試 61
6.4 左平移與右平移模態測試 64
6.5 前飛與後飛模態測試 66
6.6 上升下降模態測試 67
第七章 結論與未來展望 68
7.1 結論 68
7.2 未來展望 69
參考文獻 70
[1]軍用無人載具系統及關鍵組件,上網日期:2013年6月1日,國防部軍備局中科院,http://www.csistdup.org.tw/plan/c03-1-01.asp?CC_ID=22&;C_ID=243&;SELECT_CCM_ID=10
[2]尚景賢、江明錩,2010,“探討微飛行器(MAV)發展與運用,”航空技術學院學報,第九卷,第一期,61-70頁。
[3]Aeroquad Open Source FlightControl.pde (v2.5 Beta 1), Accessed 15 Apr. 2013,Aeroquad, https://code.google.com/p/aeroquad/source/browse/trunk/AeroQuad/FlightControl.pde?r=772
[4]黃昱仁,2013,“以3G手機做為四旋翼機的姿態感測與影像導引控制,”國立雲林科技大學電機工程系,碩士論文。
[5]Tommaso Bresciani, 2008, “Modelling, Identification and Control of a Quadrotor Helicopter,” Lund University Department of Automatic Control, Master Thesis.
[6]Atheer L. Salih, M. Moghavvemi, Haider A. F. , Mohamed and Khalaf Sallom Gaeid, 2010, “Flight PID controller design for a UAV quadrotor ,” Scientific Research and Essays, Vol. 5,no. 23, pp. 3660-3667.
[7]Dikmen I.C. , Arisoy A. and Temeltas H. , 2009, “Attitude Control of a Quadrotor,” International Conference on Recent Advances in Space Technologies, pp. 722 - 727.
[8]Santos M. , Lopez V. and Morata F. , 2010, “Intelligent fuzzy controller of a quadrotor,” International Conference on Intelligent Systems and Knowledge Engineering, pp. 141 -146.
[9]Rong Xu and Ozguner U. , 2006, “Sliding Mode Control of a Quadrotor Helicopter,”IEEE Conference on Decision and Control, pp. 4957-4962.
[10]Sang-hyun Lee, Seung Hoon Kang and Youdan Kim, 2011, “Trajectory tracking control of quadrotor UAV,” International Conference on Control, Automation and
Systems (ICCAS), pp. 281-285.
[11]Grzonka S. , Grisetti, G. and Burgard W. ,“A Fully Autonomous Indoor Quadrotor,” IEEE Trans. Robotics, Vol. 28 , no. 1, pp. 90-100.
[12]楊榮峯,2010,“四旋翼機之姿態控制,”國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
[13]翁德齡,2012,“四旋翼機的姿態感測與飛行控制,”國立雲林科技大學電機工程系,碩士論文。
[14]Hyon Lim, Jaemann Park, Daewon Lee and Kim, H.J. , 2012, “Build Your Own
Quadrotor: Open-Source Projects on Unmanned Aerial Vehicles,” IEEE Robotics &;
Automation Magazine, Vol .19, no. 3, pp. 33-45.
[15]Aeroquad Official website, Accessed 15 Apr. 2013, Aeroquad, http://aeroquad.com/content.php
[16]Richard Barry, 2009, “USING THE FREERTOS REAL TIME KERNEL,” Real Time Engineers Ltd.
[17]FreeRTOS Official website, Accessed 3 Nov. 2012, Real Time Engineers Ltd,
http://www.freertos.org/
[18]Haversine formula, Accessed 1 May. 2013, wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Haversine_formula
[19]曾昱諳,2011,”以PSoC實現RC模型直升機的自主飛控系統,“國立雲林科技大學電機工程系,碩士論文。
[20]實時操作系統,上網日期:2013年5月20日,Baidu百科,http://baike.baidu.com/view/18308.htm
[21]List of real-time operating, Accessed 3 Jun. 2013, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_real-time_operating_systems
[22]FreeRTOS, Accessed 20 May. 2013, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/FreeRTOS
[23]FreeRTOS FAQ - Memory Usage and Boot Times, Accessed 20 Mar. 2013, Real
Time Engineers Ltd, http://www.freertos.org/FAQMem.html
[24][轉貼]Understanding uC/OS-II (1),2013年3月15日,Iver''s Blog,
http://lver76.pixnet.net/blog/post/31165568%5B%E8%BD%89%E8%B2%BC%5Dunderstanding-uc-os-ii-(1)
[25]FreeRTOS Customisatio, Accessed Feb. 2013, Real Time Engineers Ltd,
http://www.freertos.org/a00110.html#kernel_priority
[26]v2814 picture, Accessed 2 May 2013, SunnySky, http://www.rcsunnysky.com/kygood/en/product_more.asp?id=32
[27]SunnySky V2814-11 KV700 Brushless Motor, Accessed 2 May 2013, EP buddy,
http://www.buddyrc.com/sunnysky-v2814-11-700kv-ii-brushless-motor.html
[28]Heli無刷速控器,BLC-40,2013,7,1,Skyhobby,http://mall.tiger.com.tw/product
_details.php?item_no=8041TW-H&;brand_id=Thunder%20Tiger
[29]DX6i DSMX 6-Channel Transmitter Only Mode 1, Accessed 8 May 2013,
SPEKTRUM, http://www.spektrumrc.com/Products/Default.aspx?ProdID=SPMR66101
[30]UM0937 User manual STEVAL-MKI062V2, iNEMO™ (iNErtial MOdule)
demonstration board based on MEMS devices and STM32F103RE, Accessed 11 Nov. 2012, STMicroelectronics, http://www.silica.com/fileadmin/02_Products/Productdetails/STMicroelectronics/steval-mki06v2_User_Manual.pdf
[31]HC-SR04 User''s Manual, Accessed 11 Jun. 2013,Cytron Technologies, https://docs.google.com/document/d/1Y-yZnNhMYy7rwhAgyL_pfa39RsB-x2qR4vP8saG73r
E/edit?pli=1
[32]HC-05主從一體藍牙串口模塊,上網日期:2012年12月2日,HC匯承信息,
http://www.wavesen.com/probig.asp?id=10
[33]PSoCR 5LP: CY8C58LP Family Datasheet, Accessed 22 Apr. 2013, Cypress,
http://www.cypress.com/?docID=42882
[34]PadFone Infinity產品照片,上網日期:2013年7月2日,ASUS,http://www.asus.com/tw/Tablets_Mobile/PadFone_Infinity/#gallery
[35]PadFone Infinity產品規格,上網日期:2013年7月2日,ASUS,http://www.asus.com/tw/Tablets_Mobile/PadFone_Infinity/#specifications
[36]Aeroquad Open Source DataStorage.h (v2.5 Beta 1), Accessed 15 Apr. 2013,
Aeroquad, https://code.google.com/p/aeroquad/source/browse/trunk/AeroQuad/DataStorage.h?r=772
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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