基于ARM內核單片機的四旋翼直升機飛行控制系統設計

3．2 控制律軟件設計
由于PID控制算法成熟穩定，易于實現，因此本方案飛行控制器的設計采用PID算法。由于飛控系統為數字系統，因此采取數字PID算法。數字PID算法如式(2)所示。程序的實現在此就不贅述。

式中T表示控制器的控制周期，ek表示四旋翼飛控指令與反饋信號的差值，uk表示PID的輸出信號，k表示控制節拍序號，Kp、Ki、Kd分別表示PID控制器的比例、積分、微分項系數。采用上述算法分別設計飛行器的滾轉、俯仰、偏航、定高以及GPS定點的PID控制器。

4 系統實現與飛行試驗
依據上述的各個部分完成了飛行器硬件平臺的搭建和控制算法程序的編寫和調試，并反復進行了試飛調參，最終達到了比較理想的效果，實現了飛行器的全自主GPS定點定高定航向懸停，并且在外界強干擾的情況下能夠很好地穩定姿態。飛行器全自主GPS定點定高定航向懸停飛行如圖7所示。

5 結論
文中所設計的四旋翼飛行控制軟硬件系統對四旋翼飛行器的飛行控制取得了比較好的效果，通過試飛實驗表明，在本飛控系統的控制下，四旋翼具有較好的穩定性，基本達到了設計目標。同時本設計充分利用了STM32單片機豐富的片內資源，程序均采用模塊化設計，稍作修改即可很容易地移植到其他飛行器上，具有較好的可移植性，縮短了系統軟硬件的開發周期，為下一步搭載實驗各類任務設備奠定了基礎。