EEDrone開源四旋翼第一代DIY制作（飛控主板+飛控IMU+飛控固件）

聲明：該設計資料來源于網友eeworld-lb8820265的開源分享，僅供學習參考，不可用途商業(yè)用途。

         你是否也和我一樣有這樣的疑惑：論文中那么多四旋翼控制算法和姿態(tài)解算算法，為何在開源四旋翼平臺中見不到？控制算法都是PID，姿態(tài)解算都是mahony和EKF。

        但現在四旋翼控制還存在很多問題，例如：抗干擾能力和魯棒性有待繼續(xù)提高，變重心變質量情況下的控制效果不佳，起飛不穩(wěn)定，室內自主懸?？刂撇粔蚶硐耄瑧T性導航和室內導航精度低等。可研究的內容還很多，任重而道遠。會發(fā)現當仿真通過后，卻找不到一個趁手的四旋翼平臺進行驗證。

目前適合研究的四旋翼平臺：

Pixhawk功能強大，可擴展性好。但是也存在著如下的問題：

• 1. 編譯復雜，開發(fā)環(huán)境不是IDE，無法在線debug
• 2. Nuttx操作系統復雜，而且實時性有待提高，傳感器數據讀取到最后控制輸出的時間過長
• 3. 很多代碼用matlab生成，不利于閱讀，沒有利用F4的Dsp核，效率低下，且代碼結構復 雜，不利于二次開發(fā)
• 4. 數傳速度低，只有1Hz，不能實時分析
• 5. IMU沒有減震，需要整個飛控加減震
• 6. 修改程序到成功燒錄過程繁瑣，且不支持無線更新

大疆的M100和guidance是不錯的開發(fā)平臺，但是卻主要用來開發(fā)視覺算法。控制算法和姿態(tài)解算給封裝了。

其他：某寶上面的各種飛控，元器件性能低下，無操作系統，控制算法和姿態(tài)解算算法性能低，接口少，作為玩具還可以，作為科研那就呵呵了。Ascending Technologies公司的四旋翼開發(fā)平臺倒是經常被各個科研院校和比賽使用，但是價格擺在那里。

因此越來越感受到擁有一個適合研究的四旋翼平臺的重要性，無奈我個人的精力和能力有限，因此開貼聚攏志同道合的朋友共同學習，只有開源才能促進技術的進步。

初步設想的四旋翼具有如下的特點：

• 1. 具有先進的控制和姿態(tài)解算算法
• 2. 程序模塊化設計，方便各種算法的實現
• 3. 提供Matlab仿真和理論支持
• 4. 高速數傳，數據波形實時查看和分析
• 5. 高性能MCU和IMU
• 6. 優(yōu)化代碼，充分利用DSP核
• 7. 支持無線更新
• 8. 使用IDE編寫、編譯、調試和燒錄
• 9. 采用簡單高效的操作系統，充分減少控制延時
• 10. IMU放到有減震海綿的鋁盒子里，接口形式可更換不同方案
• 11. 提供多種常見接口，也提供以太網接口，方便連接機載電腦

根據我個人的優(yōu)勢和技術的特點，初步確定四旋翼軟硬件如下：

MCU+GPS+IMU盒子方案一：

IMU盒子方案一全部采用ST最新的高性能元器件，有現成的驅動，和Pixhawk一樣采用雙陀螺儀加速度計冗余設計。MCU 采用高性能F746，可以運行復雜算法。 IMU盒子方案二：

IMU盒子方案二采用ADI高性能慣性傳感器和高性能氣壓計，滿足更高性能需求。

飛控軟件相關：

四旋翼飛控的主板，IMU，元器件和主控板第一代實物截圖：

過一番探討，決定第一版硬件采用三部分組成，核心版采用Nucleo F767，主板固定在機架上，IMU做成減震盒子。
主板上接口與硬件：PWM遙控接口，PPM遙控接口，8個電機控制接口，1個PWM用戶接口，
3DR GPS的接口，SD卡接口，電源管理，Flash，三色LED燈，F450機架接口。
IMU上硬件與接口：LSM6DSM，LPS22HB，LSM303AGR，ICM20608，2W加熱電阻，3.3V電源，14pin的排線接口。
IMU上采用了很多冗余器件，例如LSM6DSM與ICM20608功能重合，主要是為了測試性能。

說明：

EEDrone開源四旋翼從零開始詳細的制作步驟，詳見“相關文件”超鏈。