[发明专利]微型四轴飞行器及其控制方法

权利要求书

1.一种微型四轴飞行器，其特征在于，所述微型四轴飞行器包括控制器模块、加速度传感器模块、无线传输器模块、电机驱动模块以及电源管理模块；

所述无线传输器模块与所述控制器模块连接，所述无线传输器模块接收并下发所述控制器模块采集的所述微型四轴飞行器的飞行状态信息、位置信息以及自主飞行的控制信息；

所述加速度传感器模块与所述控制器模块连接，所述加速度传感器模块采集所述微型四轴飞行器的加速度值和倾斜角度，并传输给所述控制器模块；

所述控制器模块根据所述加速度值和倾斜角度计算得到所述微型四轴飞行器的欧拉角，根据所述欧拉角利用PID算法以及预定倾角计算得到控制信号，并将所述控制信号传输给所述电机驱动模块；

所述电机驱动模块与所述控制器模块连接，所述电机驱动模块根据所述控制信号控制电机的运动状态，实现对所述微型四轴飞行器运动状态的控制；

所述电源管理模块与所述控制器模块连接，所述电源管理模块为所述控制器模块供电。

2.根据权利要求1所述的微型四轴飞行器，其特征在于，所述控制器模块包括GPS模块，所述GPS模块用于获取所述微型四轴飞行器的位置信息。

3.根据权利要求1所述的微型四轴飞行器，其特征在于，所述无线传输器模块还用于接收上位机发送的第一控制指令，并将所述第一控制指令发送给所述控制器模块，由所述控制器模块实现对所述微型四轴飞行器的模式、飞行轨道的预先设定以及初始状态、位姿的校准。

4.根据权利要求1所述的微型四轴飞行器，其特征在于，所述无线传输器模块还用于接收遥控器发送的第二控制指令，并将所述第二 控制指令发送给所述控制器模块，由所述控制器模块控制所述微型四轴飞行器的油门、方向角、俯仰角以及侧滚角。

5.根据权利要求1所述的微型四轴飞行器，其特征在于，所述电机驱动模块包括四个对称分布、十字交叉的高速空心杯电机；所述高速空心杯电机的驱动开关部分采用N沟道增强型场效应晶体管进行控制，通过修改所述控制器模块对应引脚上的控制信号实现对对应的高速空心杯电机运转速度的调节。

6.根据权利要求1所述的微型四轴飞行器，其特征在于，所述加速度传感器模块包括三轴陀螺仪以及三轴加速度计。

7.根据权利要求6所述的微型四轴飞行器，其特征在于，所述加速度传感器模块还包括DMP处理器，所述DMP处理器将所述加速度值和倾斜角度表示为四元数，并将所述四元数传递给所述控制器模块，由所述控制器模块根据所述四元数计算得到所述微型四轴飞行器的欧拉角。

8.根据权利要求1所述的微型四轴飞行器，其特征在于，所述电源管理模块包括高放电倍率锂电池和稳压模块；所述高放电倍率锂电池的输出电压经所述稳压模块进行电压调节和稳定后为所述控制器模块供电。

9.一种权利要求1至8任一项所述的微型四轴飞行器的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、对所述控制器模块、加速度传感器模块、无线传输器模块、电机驱动模块以及电源管理模块进行参数初始化；

S2、所述控制器模块根据所述速度传感器模块采集得到的加速度值和倾斜角度计算得到所述微型四轴飞行器的欧拉角，根据所述欧拉角利用PID算法以及预定倾角计算得到控制信号，并将所述控制信号传输给所述电机驱动模块；

S3、所述电机驱动模块根据所述控制信号控制所述电机驱动模块中电机的运动状态，实现对所述微型四轴飞行器运动状态的控制。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括还以下步骤：

S4、所述无线传输器模块接收并下发所述控制器模块采集的所述微型四轴飞行器的飞行状态信息、位置信息以及自主飞行的控制信息。