飞行鞋四年级作文

飞行鞋四年级作文（通用14篇）

篇1：飞行鞋四年级作文

飞行鞋四年级作文

现在，世界发达了，人们也不再穿普通的鞋子了，都穿“飞行鞋”。

飞行鞋可以让你飞上天空，在天空中和白云、小鸟嬉戏，和月亮姐姐、星星妹妹打招呼。这从名字上就可以知道，但它还有许多特别的本领呢，得听我细细讲来。飞行鞋还安装了求救和救人功能。如果你遇到了危险，就按脚上的绿色按钮，实行自救;假如有人遇到危险了，你就按脚上的白色按钮，飞行鞋就会自动去就需要救助的那人。

它还安装了环保功能。平时你走到那里，它一见到垃圾，就会自动提示你“有垃圾!有垃圾!”如果你没听见，它就会把垃圾扔到垃圾桶里。如果你随意扔垃圾，它就会提醒你，不能乱丢垃圾。它还具有装备功能。你去旅游时，肯定会带上许多东西，但是又害怕旅游包装不完，或者是太重了。那么你有它，就不用担心这么多了。只要把东西放到离飞行鞋最近的.地方，按一下回收按钮，东西就会自动变小，它会给你一个小型皮包，里面专装缩小后的东西;如果你想让它变回原样，那么你就打开皮包，拿出你想要的东西，再朝飞行鞋前面一晃，东西就能还原了。

看，我这飞行鞋本领大吧!如果你想拥有它，那么就赶紧努力学习吧!我相信：在不久的未来，这个愿望一定会成为现实的。

篇2：飞行鞋四年级作文

今天，吃过了晚饭，我站在阳台，仰望星空，顿时感到十分开朗、欣慰。看着看着，我脑子里隐隐约约地有了一点灵感。

我想，科学家们那么艰辛、夜以继日的工作，研究怎样创造宇宙飞船，有一些科学家甚至为了造出宇宙飞船而献出了宝贵的生命，就连飞船起飞都没看见就壮烈牺牲了。那些科学家为祖国献出了那么多，却还牺牲了，真是可惜。

而我在想，如果能发明一个光能飞行器该多好!，光能飞行器体型小，就和衣服差不多，只是多了一层钻石化铁皮和一个太阳能储存器以及一个超微型特殊摄像头。

篇3：四旋翼自主飞行算法

对于四旋翼的研究可以追溯到20世纪初。当时所制造的四旋翼体积都相当庞大。受制于当时的工业水平, 所制造出来的四旋翼效能低下, 平衡性差。如1907年法国Breguet兄弟在Charles Richet教授的指导下所制造出来的高达3.7m, 重达约500kg的Gyroplane No.10。虽然性能较差, 但是作为四旋翼的起步雏形, 意义十分重要。

21世纪开始随着电子集成技术以及各类自动控制理论的发展, 小型四旋翼的制作成为可能, 如瑞士洛桑联邦学院在2003年所研发的OS4小型四旋翼, 就是使用了PID算法0, 最优控制理论实现了自主飞行。

PID控制器在四旋翼上的应用

四旋翼使用常规的PID控制器, 通过选择合适的参数即可达到较好的自稳状态。目前, 民用级的四旋翼多使用PID控制, 或串级PID控制来实现自平衡。

飞控软件设计

当前市场上有众多成熟的成品四旋翼以及成品飞控, 也有许多较为成熟的开源飞控软件。实验所使用四旋翼飞控程序使用KeilμVision5编写。使用ANO-TC上位机进行调试。

实验四旋翼角度自稳控制使用的是串级PID, 外环控制角度使用PID控制器, 提高控制精度, 内环控制角速度使用PD控制器产生阻尼效果, 防止调节过快导致震荡, 优化飞行效果。两级PID均采用位置式PID。

依据调参顺序:

外环角速度PID:

其中Epitch (t) 为当前四旋翼实际角度与目标角度的差值, 即:

PID参数为:

同理横滚角的PID:

参数同俯仰角

偏航角的PD

参数相比于前面的角度有所变化

内环角速度PD:

G (t) 为当前测得的角速度, 即:

外环中选择参数:

横滚以及偏航类似与此, 不再一一列举。

计算完成之后将PID的总输出输出到电机PWM参数中, 通过改变PWM的占空比来调整电机的转速。

定高算法设计

定高算法参考了开源飞控crazepony、ANO-TC的开源飞控程序, 通过融合MPU6050的加速度计的来进行定高。

高度控制也使用了串级PID。但是由于高度受到飞行器质量, 所处环境的影响较大。因此相较于角度环, PID参数更难整定。另外超声波数据与加速度计融合后用于PID控制也是定高控制的难点之一。

实验所使用的ks103自带温度补偿, 因此可以较为准确的获得距离, 但是它的波束角较大 (约35°) , 且温度补偿后, 数据处理时间较长 (间隔约91ms) 。因此需要加速度计的参与来实现较高的控制频率, 达到较好的控制效果。

定高的内环将超声波的数据直接用于控制, 其公式为:

外环为Z轴上的速度环:

得到PID输出后, 与原有油门杆量加权求和后加到电机PWM占空比上。达到定高目的。

实验效果

实验四旋翼在角度自稳上有比较好的表现, 在人为干扰的情况下也能较快的回到目标姿态。但是控制精度一般, 因此会导致四旋翼相对位置在短时间变化非常大, 难以控制。而高度环上控制效果较好, 在无干扰时能在上下5cm内震荡, 但是当四轴飞行器在受到干扰时, 回到目标位置就比较缓慢。

神经网络算法

人工神经网络兴起于20世纪初, 但是随后随着对神经网络的进一步研究。人们开始认识到人工伸进网络的局限性。但是随着近些年电子技术的发展, 人工神经网络再次兴起, 出现了Hopfield网络, Boltzmann机等。

现今人工神经网络已经成为涉及认知, 数理, 信息, 计算机科学等多多学科交叉、综合的前沿学科。在智能控制, 信号处理, 机器视觉等方面也有许多的应用。

神经网络智能PID控制器

神经网络通过模拟人脑的工作来实现自我调整, 具有可逼近任何复杂非线性系统, 鲁棒性、容错性强。因此, 近年来在控制领域得到了极为广泛的应用。神经网络在解决高度复杂, 高度非线性, 高度不确定性系统方面有巨大的潜能在这种控制方式中。神经网络会先按照一定的算法进行学习, 一般分为有指导和无指导学习。然后接入控制系统, 并更具当前的各项输入给出一组最佳的PID控制器参数。同时还要继续学习, 不断调整各个神经元之间的连接权系数以得到最好的控制效果。由于权系数是由学习阶段所有的信息更具特定算法计算后得到的统计信息。因此, 加入了神经网络的智能PID算法有着更高的容错性, 更好的适应性, 更高的控制效率。

结语

本文设计完成了一套能够角度自稳, 实现定高的四旋翼模型。使用STM32芯片, 以及MPU6050等传感器。通过四元数, PID控制等算法完成了能够进行遥控飞行, 定高的要求的飞行器。但是在定高, 定位效果上比较一般。下一步将整合摄像头等传感器, 以及使用神经网络算法来优化飞行效果。并且实现自主悬停以及低空循迹等功能。

篇4：四旋翼自主飞行器

关键词 四旋翼飞行器 传感器 控制

中图分类号：TP2 文献标识码：A

0 引言

四旋翼飞行器作为低空低成本的遥感平台，在各个领域应用广泛。相比其他类型的飞行器，四旋翼飞行器硬件结构简单紧凑，而软件复杂。本文介绍四旋翼飞行器的实现方案，包括硬件设计，软件算法。

1 系统硬件方案设计

硬件部分主要由主控模块，寻迹模块、高度检测模块，电磁铁模块、电源模块组成。下面分别介绍各个模块。

1.1 寻迹模块的选择

激光传感器由激光器、激光检测器和测量电路组成，是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等，能非常准确地测出电动车与障碍物的距离，当垂直接受时，检测距离可达1.2米，因此符合本设计要求。

1.2 垂直距离检测模块的选择

此模块采用常见HC-SR04超声波测距模块，可提供 2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。超声波测距是借助于超声脉冲回波渡越时间法来实现的。

1.3 电磁铁模块的选择

用继电器改装电磁铁，根据电磁铁通断电流控制磁力大小的原理，继电器内部线圈的控制与电磁铁原理十分相似，因此可以利用继电器内部的通电线圈制作成电磁铁。

1.4 电源模块的选择

采用直流电池供电，相应产生电池容量小、续航时间短和系统稳定性差的缺点。但此设计本身对电源要求不高，而且飞行器飞行时间相随较短，采用11.0V蓄电池为控制系统的电调供电，经电调可输出5V电压，为单片机以及各个传感器供电。而且用此电池可支持飞行器续航10分钟以上，因此无需担心电池电量对系统稳定性的影响。

2 系统软件方案设计

2.1 陀螺仪的分析与计算

对于陀螺仪等静止时0输出的传感器，可以很方便的校正零偏。把传感器固定好，这时对输出值求平均值，得到的A即为零偏。实际使用时，把得到的值减去零偏，得到的就是校正值。A为零偏值，3*1矩阵，单位：LSB；Yi为校正好的值，3*1矩阵，单位：red/s；Xi为测量原始值，单位：LSB；gain为转换系数，单位（red/s）/LSB，有传感器的数据手册给出。

2.2 姿态的表示

飞行器的姿态，是指飞行器的指向，一般用三个姿态角表示，包括偏航角（yaw）、俯仰角（pitch）和滚转角（roll）。更深一层，姿态其实是一个旋转变换，表示机体坐标系与地理坐标系的旋转关系，这里定义姿态为机体坐标系向地理坐标系的转换。旋转变换有多种表示方式，包括变换矩阵、姿态角、转轴转角、四元数等。

因为姿态实质是一个旋转变换，根据刚体有限转动的欧拉定理，旋转变换是可以串联的，所以一个姿态可以经过一个旋转变换，变成另一个姿态。类比点和向量的概念，姿态相当于点，旋转相当于向量，点可以通过加向量，变成另一个点。如果用矩阵表示旋转，旋转的串联由矩阵乘法来实现。如果用四元数表示旋转，则由四元数的乘法来实现旋转串联。

用四元数来表示旋转，组合旋转时比用其他方法运算量更少，所以无论在计算机图形学、飞行器控制等涉及刚体旋转的领域，四元数都有举足轻重的地位。

3 结束语

系统主要完成对飞行器飞行过程中飞行的平衡、飞行时间与飞行速度的控制，通过陀螺仪与加速度计完成飞行器的平衡与速度调节控制，符合设计要求。系统控制简单，界面友好，已投入使用。

参考文献

[1] 康华光.电子技术基础（模拟部分）（第四版）.北京：高等教育出版社，1999.

[2] 夏宇闻.Verilog数字系统设计教程.北京：北京航空航天大学出版社， 2003，7.

篇5：飞行六年级作文

我和小伙伴拿了一些草稿纸。你一定会问，拿这一些草稿纸来做什么呢?请别急，继续听我来讲下去。那是用来折各种各样的好玩的纸飞机。

我一下子折了五只纸飞机。我开始折的时候比较认真，先把用过的草稿纸对折，然后把纸的一头折成一个尖头，把它往上反折初中，这一个尖头就朝向另外一个方向了。接着，我再把两边的尖头朝里面折，把多余的小三角形盖住两个尖头。接着，我把纸反过来对折，再把两边的纸对折。就这样，一只纸飞机折好了。不一会儿，我就折了五只一模一样的纸飞机。我还在上面用红笔画了五角星，这代表飞机是我们中国制造的。

大家都折了几只纸飞机，然后，就拿着折好的纸飞机来到门前的水泥地上。我们站在同一条线上，然后把手中的纸飞机举过头顶，用力向前扔出。这些纸飞机一离开我们的手，马上向前飞了起来。有的飞机在空中转了几个圈，又回到了主人的手里，看来它们舍不得离开自己的小主人。有的飞机一直向前飞去，一会儿平行，一会儿向下俯冲，在远处降落到地面，有的不幸落到了水里……我的飞机很乖，才不像他们这一些飞机一样，它在空中盘旋、滑翔转圈，真是好像在进行一次空中飞行表演。

篇6：三年级作文下飞行棋

妈妈买了一块飞行棋地毯，图形和平时玩的棋盘一模一样，铺开摊在地上有好大一张，棋子一个个的有小笼包那么大，玩起来很带劲。

这天我和爸爸妈妈一起下棋。一开始我的骰子怎么也扔不到6，可是妈妈都下了一大圈了，我非常着急。后来我终于扔到几次6，可是没走几步就被他们打回原地，我差点要哭了。爸爸教我改变策略，专心致志的走一个棋子，可是妈妈还是一口气三四个棋子一起出动。这样子以后，我发现我经常运气很好可以把妈妈的棋子打落，而自己的能安全到达。最后我第一个把4个棋子都走到了终点，大获全胜，而妈妈是第二个，爸爸最后一个到达，输了。爸爸跟我说：你想想今天下棋得出什么结论?一开始赢的人最后不一定能赢，一开始落后的人，中间经过努力后，最后还是有机会赢的。

下飞行棋也有那么大的.学问，也有那么大的道理。

篇7：《我的飞行梦》九年级作文

我从小的梦想就是当一名飞行员。小时候，每当我站在大地上看见一架硕一大的客机从天际呼啸而过，我就会在想象：飞行员很伟大;有的飞行员运送乘客安全到达目的地，有的负责运输救灾物资到灾区，还 有的空军肩扛保家卫国的任务.....这使我更加向往这个职业了。

我在心中默默地告诉自己：一定要努力地去追求这个梦想!

首先，想当飞行员，学一习一成绩以及学一习一能力尤为重要，所以我要上课认真听讲，努力学一习一文化知识。我认为还 应该培养自我学一习一的能力。原先我的成绩并不好，三十几名。一妈一一妈一告诉我要想当飞行员得提高学一习一成绩。从此，我开始走上“不归路”，几乎每天晚上在家学一习一到很晚，早晨早起复一习一语文，读英语，放弃了自己平时休息的时间投身于学一习一，成绩也飞快进步，从原来的班里三十多名，进步到班里二十几名，再拼搏到班里十几名，冲一刺到全班前十名.....

第二，想当飞行员，身一体素质也极为重要，我原本体质挺差，我要开始训练体育，我认真完成体育老师课上布置的训练任务;暑假早晨顶着大太一一参加体育锻炼，每次锻炼完口干舌燥，衣服裤子像是被水淋了似的，额头上的汗珠有黄豆般大小，但是我总会在心中坚定地告诉自己：为了梦想，受这点苦算什么?一妈一一妈一知道我要强身健体，就每天都给我吃有营养的东西。每天一个鸡蛋，一瓶一奶一已成为了日常。爸爸为了让我更加强壮，一有空就带我去爬山，攀岩，带我去游泳馆游泳。渐渐地，我的体质越来越好了。

第三，我认为飞行员们的心理素质是极强的，他们遇事从不慌张。而我却不是这样，以前我每遇到大型比赛、大型考试时，我都会紧张得不得了，我的脚会情不自禁地颤一抖。我清楚地意识到：这样是不行的，于是我开始去尝试改变。在上课时，我积极地举手发言，培养胆量，与此同时，我也常常参加一些学校组织的各种比赛.....我的心理素质越来越好，遇到大事也不太会紧张了，我感觉特别棒。

暑假的时候爸爸一妈一一妈一带我去乘飞机，在天上飞的感觉特别好，这更加坚定了我对飞行员这个职业的梦想!

也许，在逐梦路上，我可能还 会遇到更多、更大的困难，但我不会放弃，我会去拼，朝着我长久以来的梦想，大步向前，克服困难与挫折，永不向它们低头。

篇8：一次飞行的体验五年级作文

你想像鸟儿一样飞上蓝天吗？你想拍到别出心裁的鸟瞰图吗？你想像飞行员一样驾驶飞机吗？想的话，今天下午就来我们锦绣小学吧！

下午，我们在程老师的带领下，排着整齐的队伍，迈着轻盈的步伐来到了操场，哇！眼前一亮，今天的操场格外壮观，三台崭新的无人飞机映入眼帘。今天是什么日子？哦！原来是学校组织的一次无人机的体验活动。

只见一台大型航拍无人机坐落在操场中央，好似我们平时玩的滑板一样大小，还有两台餐巾纸盒大小的.小型无人机，其中一台上面放置着一个神秘的盒子。

体验开始了，老师先给我们讲述了无人机的操控方法，然后请了几名同学上去体验操作无人机的乐趣。体验结束后，老师又亲自示范，无人机在老师的操控下，平稳地飞上天空，翱翔在我们头顶上空，我们好奇地望着无人机上的神秘盒子，“哇！糖果！”我们激动地叫道。原来，神秘盒子是教练带给我们的糖果，随着无人机从我们头顶飞过，糖果洒向了我们，我们有的张开双手、有的把衣兜撑开、有的把双手放到胸前，大家都期待接到这颗“科技之糖”。

最后，我们又去了阶梯教室，那里摆放着许多高科技产品，有无人飞机、航模、机器人、VR设备等。程老师挑了几名同学上去体验操作机器人和VR眼镜，我很幸运地被点名上台了。刚开始操作机器人时我很害怕，生怕机器人会不受控制。不过，经过一番体验后，压在我心底的大石头终于放下来了，原来操作机器人是这么神奇快乐的事……

篇9：小学二年级作文250字：飞行棋

今天，阳光明媚，万里无云，天气晴朗。我做完作业，看见妈妈无事可做。我就想了想，对妈妈说：“妈妈，我们来玩飞行棋比赛。”妈妈说：“好主意。”我先吧飞行棋打开，然后把飞行棋全倒出来，里面有红的、蓝的、绿的`、黄的，这四种颜色。我选了红色。妈妈选了蓝色。

我叫了爸爸爸爸当裁判。爸爸宣布比赛开始。妈妈说：“谁先。”我说：“我先。”我拿起骰子扔了一下滚了滚，滚出了六字走在相同的颜色下可以跳一格……。爸爸宣布“黄菊获胜。”我开心地跳了起来。

篇10：U4飞行航模的五年级作文

U4飞行航模是一款由台湾制造的圆形直升航模，有四个扇叶形的小型螺旋桨，每秒大约能转30~50次，飞机的下面有四个圆形的支撑点可以支撑起整个主体。

航模的中心是整个飞机的核心，它里面有着许许多多的线整齐地放在一起。而且这里面还有一个电板，现就是接通这个电板给各个第放传送动力的。航模的两边有着两个框架，可以在空中起到慢速飞行的作用，因为这两个框架是和扇叶用同一根线发出的动力的。这样扇叶就转的没那么快了。

U4飞行航模，有许多零零散散的零件。这些零件只要按照说明书，就可以准确无误地装在航模上，这样航模就能更美观了，这些零件还有个巨大的作用，它们只要拼装好了，就能减少风对航模的阻力，使航模在空中或两边飞行都畅通无阻。

有一次，操纵航模的时候，我发现，航模一起飞就摇摆不定，一会儿向左，一会儿向右，就像一个迷路的小孩在找妈妈似的。于是，我赶紧把飞机停了下来。好好的研究了一下。我发现，原来航模是需要机翼来保持平衡的。我迫不及待地把机翼装了上去。然后，又一次开启了飞机，这次航模在天上平稳地飞行着，再也不会出现左右摇摆不定的现象了。

U4飞行航模的遥控器有着许许多多的.按钮，有最基本的上下左右键，有高手用的空中翻滚键。遥控器上还可以切换高速或者是低速，低速会慢慢地飞来飞去，而高速却速度很快，一定要熟练了，才能尝试高速模式。高速模式的话，航模扇叶的转动速度会整整提升1倍，只需要2~3秒的时间，航模就能飞到6米的高空中。

篇11：飞行鞋四年级作文

人生如船，梦想如帆。梦想是人生中的指路明灯，没有了梦想，人就会失去前进中的方向。席主席指出了全国人民未来之梦，中国梦归根到底是人名的梦，十三亿国人的梦，汇聚成一个大的中国梦。在我心中，也有一个小小的“中国梦。”

我曾多次望着广袤无垠的太空，看着那神秘的宇宙，心里充满了疑惑与好奇，遥远的星球上是什么样子呢?那里也有地球上的动物和植物吗?想去探究这神秘世界的梦一直在心里滋生。当我在南京大屠杀纪念馆中看到当年南京大屠杀中惨不忍睹的画面时，我多想当一名勇敢的飞行员，驾驶着飞机去拯救那些需要帮助的同胞，保卫自己的国家。这些梦想在我的心中一天天强大起来，为了实现它，我必需从现在做起，把自己一点点的武装起来。

也许在将来的某一天，我会驾驶着战斗机航行在祖国的蓝天，飞越祖国的大江南北，来保卫国家的安全和人民生活的安定。南沙群岛、钓鱼岛……都不再受到别人的侵犯，我日夜在高高的蓝天上监视着你们的安全。也许我还会走的更远，驾驶着宇宙飞船飞行在浩瀚的太空，去探索那些不为人知的星球之谜，寻找适合人类居住的星球，在那里建设家园，当地球面临危险和灾难时把人类迁移过去，以免人类像恐龙一样被无情的灭绝，让人类永远生活在一个没有污染，没有战争而美丽的星球上。

篇12：飞行鞋四年级作文

原标题：四旋翼控制系统的设计

摘要：在充分考虑四旋翼飞行器功能及性能的基础上，给出了微型四旋翼飞行器的实现方案，采用RL78G13为核心处理器，采用MPU6050实现飞行姿态数据的采集，利用nRF24L01无线模块实现参数的无线传输，并进行了驱动电路、电源稳压电路、电池电压检测电路的设计。针对四旋翼飞行器在工作过程中供电电压不断降低导致控制不稳的问题，采用电池电压反馈的控制策略有效解决了该问题。在搭建的硬件平台上，编写了相应的控制程序，经过测试，实现了四旋翼飞行器的稳定控制。

关键词：四旋翼飞行器；姿态数据；无线传输

四旋翼飞行器的研究解决了众多的军用与民用上的问题。军方利用四旋翼飞行器进行侦查、监视、诱饵与通信中继，解决了人为操作困难的问题，甚至减免了人员的伤亡；而在民用上，四旋翼飞行器能够实现大气监测、交通监控、森林防火等功能，有效预防了危机的产生，而促使四旋翼飞行器得到广泛应用的前提，是实现其平稳飞行及自主运行[1].本设计以实现四旋翼飞行器的稳定悬停与按照预定轨道自主飞行为目标，旨在探索四旋翼飞行器的硬件结构与飞行原理，并通过实际调试，理解四旋翼飞行器的相关控制理论，并解决四旋翼飞行器在工作过程中由于供电电压不断降低导致控制不稳的问题。

1设计原理方案

四旋翼飞行器的核心是利用MPU6050对其飞行过程中的三轴加速度与三轴角速度值进行采集，主控制器采用四元数方法及PID算法对姿态数据进行解算，并将计算后的PWM控制信号施加到电机上，进而实现对四旋翼飞行器的控制。

通过调研及综合目前四旋翼飞行器系统的特点及要求，确定了设计的性能及指标如下。

（1）通信功能：具有无线接口，实现飞行功能的无线设定。

（2）飞行功能：①自主空中悬停于60cm处；②垂直升起至30cm处，水平飞行60cm后稳定降落；③垂直升起至60cm处，水平飞行1m后稳定降落；④由无线设定高度及飞行距离，完成起飞及降落功能。

基于对需要实现功能的理解，确定该设计的核心控制器为16位MCU芯片RL78G13,主要完成飞行数据的处理、PID运算及PWM的输出。系统由RL78G13最小系统、无线收发模块、飞行数据采集模块、电池电压检测模块、高度检测模块、电源电路模块、电机驱动模块等构成，总体结构框图如图1所示。

各模块的功能如下：RL78G13最小系统作为四旋翼飞行器的主控；飞行数据采集模块，用于对四旋翼飞行器飞行姿态的相关数据进行采集；高度检测模块，实现定位追踪四旋翼飞行器实际高度信息的功能；无线收发模块，实现数据的无线收发；电池电压检测模块，用于消除由于电池电量消耗对四旋翼飞行器造成的影响；电源电路模块，为整个四旋翼飞行器提供电能；电机驱动模块，用于提高I/O口的驱动带载能力。

2硬件设计

2.1电机驱动电路设计

RL78G13单片机I/O口输出电流为10mA,3.7V空心杯电机的空载电流为80mA,显然采用RL78G13单片机I/O口作输出，无法驱动起四路空心杯电机，因此设计了驱动电路以提高I/O口的驱动带载能力。设计中采用SI2302N沟道CMOS管进行电流的驱动放大，单路电机驱动电路如图2所示。测试表明，经过SI2302驱动电路放大后，RL78G13能够稳定驱动四路空心杯电机，且长时间工作时，驱动电路元件自身发热不明显。

图2中稳压二极管D1起到续流及保护SI2302的作用，电机停转过程中，电机内部线圈产生的反电动势经D1形成放电通路，避免因无放电通路而击穿驱动电路中SI2302的问题。

2.2无线收发电路设计

当采用功能开关对四旋翼飞行器飞行方式进行设定时，随着其飞行功能越来越多，对功能开关的使用也将增多，使得四旋翼飞行器的硬件设计复杂，而且会增加其自身的重量，同时在实际调试中，通过功能开关切换飞行方式，又使得调试较为繁琐，工作量较大。故在设计中引入无线参数给定的思想，设计了无线收发电路，采用nRF24L01无线模块实现数据的无线收发。nRF24L01在使用时所需的外部元件较少，仅需1个16MHz的晶振、几个电容和电感就可组成一个高可靠性的收发系统，相比于其他无线收发电路而言，该电路设计简单且成本较低。nRF24L01无线收发电路如图3所示。

2.3TPS63001稳压电路设计

四旋翼飞行器在飞行过程中，随着电机转速的增加，会造成控制电路电压大幅波动，进而导致各功能模块无法工作，为了避免此类情况发生，设计了TPS63001稳压电路，TPS63001在1.8~5.5V输入时，均稳压输出3.3V,保证系统各控制电路电压处于稳定状态。TPS63001稳压电路如图4所示。

2.4电池电压检测电路设计

四旋翼飞行器运行时，电池处于持续耗电状态，实验中发现电量的持续消耗成为影响四旋翼飞行器飞行稳定性的重要因素。为了消除其对四旋翼飞行器的影响，因此设计了电池电压检测电路，利用RL78G13自带的AD实时检测电池电压，并通过适时调整PWM输出信号的方式对飞行姿态进行补偿，以确保四旋翼飞行器始终处于稳定状态。

2.5其他功能模块电路设计

其他功能模块包括RL78G13最小系统、MPU6050数据采集电路、高度检测模块、功能开关电路。RL78G13最小系统包括复位电路及晶振电路；MPU6050用来采集飞行过程中的三轴加速度与三轴角速度信息；高度检测则由GP2Y0A02YK0F模块实现，其工作原理是发射的红外线经过地面反射回来，并由模块输出电压信号，输出的电压值会对应相应的探测距离，RL78G13通过测量电压值就可以得出所探测的距离。设计的硬件实物图如图5所示。

3软件设计

四旋翼飞行器在空间上具有6个自由度，分别为载体坐标系X、Y、Z轴上的加速度与角速度。核心控制器RL78G13利用MPU6050采集这些参数，然后进行姿态解算，最终以PWM控制信号的方式施加到4路空心杯电机上，通过调整各路PWM信号完成相应的飞行控制功能。

3.1控制算法

（1）飞行姿态数据：RL78G13通过MPU6050采集载体坐标系下的三轴加速度与三轴角速度，分别用axB、ayB、azB、ωxB、ωyB、ωzB表示。

（2）数据更新：由于设计中采用四元数进行欧拉角的计算，而欧拉角将随着四元数的变化而变化，设计中采用四元数的自补偿算法进行数据的更新，如式（1）~（4）所示。式中q0、q1、q2、q3表示四元数，Δt为MPU6050的采样时间。

（3）姿态角的计算：令ψ、θ和φ表示方向Z、Y、X欧拉角（分别称为偏航角、俯仰角和横滚角）。ψ、θ和φ的计算如式（5）~（7）所示。

（4）补偿零点漂移：由于存在陀螺零点漂移和离散采样产生的累积误差，由载体坐标系下的三轴角速度计算得到的四元数只能保证短期的精度，需要使用集成在MPU6050芯片内部的加速度计对其进行矫正。式（8）~（10）为axB、ayB、azB的数据归一化。

式（11）~（13）中的vx、vy、vz分别为利用四元数方法估计的四旋翼飞行器载体质心的速度在载体坐标系三轴上的分量。然后利用式（14）~（16）求出陀螺零点漂移和离散采样产生的累积误差ex、ey、ez.再对所得到的误差进行比例与积分，式（17）~（19）中的gx、gy、gz即为对零点漂移的补偿。

（5）PID计算：式（20）~（22）中θd、φd、ψd分别表示下一次解算出来的俯仰角、横滚角及偏航角的值，eθ、eφ、eψ分别用来表示两次解算的俯仰角、横滚角、偏航角的误差。

kp、ki、kd为PID的控制参数，利用PID算法通过式（23）~（25），分别求出施加在4个电机上的可调变量uψ、uθ、uφ。

（6）输出整合：令motor1、motor2、motor3、motor4为控制4个电机的PWM输出参数，Moto_PwmMin为PWM基础量（根据不同情况设定，一般为0）。根据理论计算，施加在4个电机上的PWM输出信号如式（26）~（29）所示。

3.2参数整定与调试

设计中采用PID控制算法进行四旋翼飞行器的控制，I是积分项，积分项会随着时间的增加而增大，能够消除系统进入稳态后存在的稳态误差，但是在实际调试过程中，通过增大P值可以抑制稳态误差[2],因此主要是采用PD的控制方式。调试过程中，对P、D值的同时调整会产生的两种控制效果的叠加，以致无法进行每一控制参数的影响分析，故先使D值为零，P值由0增加，初次调试时，四旋翼飞行器自身不存在调节，当P值增加时，根据式（23）~（25）计算所得的uψ、uθ、uφ值均增加，再经式（26）~（29）后，施加在4个空心杯电机上的PWM控制信号均有所变化。调试中，为了防止四旋翼飞行器控制出错而损坏硬件，故将四旋翼飞行器以X字型倒挂固定在一根活动的长杆上，当P值由0增加到4时，四旋翼飞行器出现了翻滚的飞行状态，表明P开始对整体系统起作用，逐渐增大P值，四旋翼飞行器开始产生大幅度的等幅振荡，当P值增大到14时，振荡幅度减至最低，四旋翼飞行器几乎稳定，再增加P值，四旋翼飞行器又开始进行等幅振荡，说明P值为14时为系统自稳的一个分界点。根据查阅的大量资料了解到D值是通过预测系统误差的变化来减少系统的响应时间，提高系统的稳定性[3].调试过程中，逐渐增加D值，当D值增加至0.8时，四旋翼飞行器的自身调节更快，稳定性更高。同时D值的增加会对P值有一定的影响，最终确定P值为13.8、D值为0.8时，系统稳定飞行于长杆上方。当去掉长杆时，四旋翼飞行器能够稳定飞行，但随着飞行时间增加，飞行稳定性越来越差，因此考虑了姿态补偿问题。

3.3姿态补偿

在实际调试过程中发现，电池处于满电状态与大幅度消耗状态下，四旋翼飞行器的飞行姿态存在较大差异：满电状态下，各部分电路工作稳定，电机转速正常，当电池的电量持续消耗时，电机的转速不断降低，因此四旋翼飞行器的整体性能处于下降趋势，为了消除这一影响，利用RL78G13实时检测电池电压，并适时调整PWM输出信号来实现四旋翼飞行器的飞行姿态补偿。由式（26）~（29）知，通过增大Moto_PwmMin可以增大施加在四路电机上的PWM信号，进而增大电机转速，可以实现对飞行姿态进行补偿[4].经调试知，当RL78G13检测到3.7V的电压降到3.5V时，将Moto_PwmMin增至100对飞行姿态的补偿最佳，随后电压值的下降与Moto_PwmMin值的增加基本呈非线性的关系，经大量实验验证，补偿系数符合式（30）的规律，式中u1代表电池当前的电压值。

当检测到的电压值低于2.6V时，飞行姿态将无法得到补偿，必须停止飞行。将式（30）分别代入式（26）~（29），得到（31）~（34），此4式则为最终施加到4路电机的PWM控制信号。

4结论

实验结果表明，本文所设计的四旋翼飞行器结构简易、飞行姿态灵活，实现了空中稳定悬停及按预设路线飞行等两种飞行功能，并实现了无线参数的给定，满足了设计的技术指标与功能要求，解决了因供电电压不断降低而导致的控制不稳的问题。为推动四旋翼飞行器技术的发展提供了很好的参考设计方案。

参考文献：

篇13：飞行鞋四年级作文

在我的脑海里，一直隐藏着这样一个梦想：“我好想当一名飞行员”。

在一次偶然的机会，老师给我们讲述了做飞行员的一些必须具备的.条件，例如：做为一名飞行员，首先要视力好，像有一些戴眼镜的同学们想要当飞行员，还必须要做手术。但是，虽然做了手术，还是不能去一些对眼睛有刺激性的地方，如，珠穆拉玛峰最高顶或者是接近太阳的地方……等等。如果在这种地方飞行，即使是做过眼睛手术的飞行员们，到了那种高山深涧的地方，也会被眼前的光度所刺激得不知所措。所以说，既然我想当一名飞行员，首先要把眼睛保护好。.如果我以后真的当上了一名飞行员，最重要的就是要有一双明亮的眼睛。因为飞行员离不开眼睛就像小树离不开水源一样。我要像爱惜食物一样爱惜它，像珍惜金钱一样珍惜它。不让它受一点伤害。但是，光做这些东西还远远不够做飞行员的资格。所以，我还要好好学习科技知识，增加我对飞行员的认识。只有这样，我才能做一名优秀的飞行员!

篇14：飞行鞋四年级作文

“不经历风雨，怎能见彩虹?”虽然当一名空军要付出很多，但这也没能使我放弃成为空军的梦想。从现在开始，我要严格要求自己。首先要好好学习，考上我梦寐以求的航空航天大学，掌握各种知识，我的理想才能够实现。然后要加强体格锻炼，经常练习跳高、跳远、跑步，不挑食，要有强健的体魄，最重要的就是要保护好眼睛，不能驼背，为以后的考验与磨难做好充分的准备，要打有准备的仗。我想只要我一直保持这样的状态，我的飞行员梦想就一定会实现的。

一天，我梦见我当了空军飞行员，驾驶着飞机，飞到世界各地，告诉他们中国那么美丽，长城那么雄伟，故宫多么华丽……我还想驾驶着“和平号”飞机，飞行在地球的上空，告诉人们和平相处，期待大家都能成为好朋友，没有战争，只有和平。但是在许多人的眼里，我个子不高，也不是特别优秀，要实现这个梦想是不可能的，可是我会坚持、努力、不放弃，就算在追求梦想的路上不断碰钉子，摔跟头，我也会爬起来，继续往前行。