Systém řízení kvadrokoptéry

Bc. Radek Novák

Diplomová práce

Anotace:

Cílem této diplomové práce je provedení návrhu systému řízení kvadrokoptéry, implementace jeho algoritmů na mikrokontrolér STM32 a navržení vlastní řídicí desky se zmíněným mikrokontrolérem. V úvodní teoretické části jsou vysvětleny základní termíny z řešené problematiky, je představen princip fungování regulátorů PID respektive PSD a probrán potřebný matematický aparát, nutný k pochopení principů, představených v následující části práce. V ní je provedena rešerše metod vyhodnocování orientace kvadrokoptéry, na základě které je jedna z metod vybrána. Část následující je věnována regulaci letu kvadrokoptéry a popisu vybraného řešení na bázi regulátorů PSD. V další části je představena rodina mikrokontrolérů STM32 a vybrán konkrétní mikrokontrolér a vývojová deska. Následující kapitola popisuje návrh elektronického obvodu vlastní řídicí desky, na základě kterého je v další kapitole proveden návrh desky plošných spojů. Po představení výsledků výroby navržené desky je v následující kapitole popsána implementace algoritmů zvoleného systému řízení na vybraný mikrokontrolér. V části poslední jsou představeny výsledky této implementace.

Abstract:

The aim of this thesis is to design a quadcopter control system, implement its control algorithms on STM32 microcontroller and design a custom flight control board based on the mentioned microcontroller. The initial theoretical part explains the basic terms of the discussed problems, describes the principles of operation for the PID and PSD controllers and presents the necessary mathematical apparatus needed to understand the principles presented in the following part. In it a review of methods for evaluating quadcopter attitude is presented, on the basis of which one of the method is selected. The following section is dedicated to the quadcopter flight control and the description of the selected solution based on PSD controllers. In the next section, the STM32 microcontroller family is introduced and a specific microcontroller and development board is selected. In the next section, the electronic circuit design of the custom flight control board is performed with respect to the selected microcontroller. The following section describes the PCB design procedure for the proposed electronic circuit. After presenting the manufacturing results of the designed board, the next section describes the implementation of the algorithms of the selected control system to the selected microcontroller. The last section presents the results of implementation.

Klíčová slova

kvadrokoptéra, řízení, PID, řídicí jednotka letu, STM32

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 5. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Michal Moučka, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta strojní

Magisterský studijní program / obor:
Inovační a průmyslové inženýrství / Inovační a průmyslové inženýrství