《表1 四轴飞行器姿态记录》

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《基于Simulink仿真的植保四轴飞行器控制系统研究》

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本设计通过遥控板输入控制信号来给定飞行器的姿态角度。由于前文提到了横滚和俯仰方向产生的作用量大小相等，极性相反，故采用的测试方式相似，得到的结果也相似。以横滚方向为例，由于地面风力相对较弱，故实验地点选在海拔高度为200 m的小山上，以保证有足够的风力。飞控板将MPU6050传感器采集到的数据通过2.4G通信模块传输到遥控板[14]。分别将两种算法的控制程序通过上位机导入遥控板，并保证实测系统参数与仿真模型里的一致，然后在系统里引入一个阶跃扰动信号，遥控板控制好电机转速，在俯仰方向上将姿态角设为60°，观察系统的状态变化。利用STM32上的显示屏记录下几组角度和角速度数据，如表1所示，四轴飞行器控制系统的响应曲线如图9所示。通过观察可以得知，图9(a）中角速度响应曲线最大超调量约为51.6%，上升时间约为2.2 s；图9(b）中角速度响应曲线最大超调量约为38.3%，上升时间约为1.58 s。因此，在受到外界干扰的情况下，基于模糊参数自整定PID控制器的四轴飞行器系统响应快、超调量小、振荡小，能迅速地调整飞行器的姿态使其回到原来的稳定状态。