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(shè)計(jì)資料來源于網(wǎng)友eeworld-lb8820265的開源分享，僅供學(xué)習(xí)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(xiàn)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(zhì)量情況下的控制效果不佳，起飛不穩(wěn)定，室內(nèi)自主懸?？刂撇粔蚶硐?，慣性導(dǎo)航和室內(nèi)導(dǎo)航精度低等?？裳芯康膬?nèi)容還很多，任重而道遠(yuǎn)。會發(fā)現(xiàn)當(dāng)仿真通過后，卻找不到一個(gè)趁手的四旋翼平臺進(jìn)行驗(yàn)證。

目前適合研究的四旋翼平臺：

Pixhawk功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展性好。但是也存在著如下的問題：

• 1. 編譯復(fù)雜，開發(fā)環(huán)境不是IDE，無法在線debug
• 2. Nuttx操作系統(tǒng)復(fù)雜，而且實(shí)時(shí)性有待提高，傳感器數(shù)據(jù)讀取到最后控制輸出的時(shí)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(jié)構(gòu)復(fù) 雜，不利于二次開發(fā)
• 4. 數(shù)傳速度低，只有1Hz，不能實(shí)時(shí)分析
• 5. IMU沒有減震，需要整個(gè)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(cuò)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(tǒng)，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(jīng)常被各個(gè)科研院校和比賽使用，但是價(jià)格擺在那里。

因此越來越感受到擁有一個(gè)適合研究的四旋翼平臺的重要性，無奈我個(gè)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(xué)習(xí)，只有開源才能促進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步。

初步設(shè)想的四旋翼具有如下的特點(diǎn)：

• 1. 具有先進(jìn)的控制和姿態(tài)解算算法
• 2. 程序模塊化設(shè)計(jì)，方便各種算法的實(shí)現(xiàn)
• 3. 提供Matlab仿真和理論支持
• 4. 高速數(shù)傳，數(shù)據(jù)波形實(shí)時(shí)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(diào)試和燒錄
• 9. 采用簡單高效的操作系統(tǒng)，充分減少控制延時(shí)
• 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(wǎng)接口，方便連接機(jī)載電腦

根據(jù)我個(gè)人的優(yōu)勢和技術(shù)的特點(diǎn)，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(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)，和Pixhawk一樣采用雙陀螺儀加速度計(jì)冗余設(shè)計(jì)。MCU 采用高性能F746，可以運(yùn)行復(fù)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(jì)，滿足更高性能需求。

飛控軟件相關(guān)：

四旋翼飛控的主板，IMU，元器件和主控板第一代實(shí)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(jī)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(gè)電機(jī)控制接口，1個(gè)PWM用戶接口，
3DR GPS的接口，SD卡接口，電源管理，F(xiàn)lash，三色LED燈，F(xiàn)450機(jī)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(xì)的制作步驟，詳見“相關(guān)文件”超鏈。