B题四旋翼自主飞行器(题目解析)..pptx

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,2013 Renesas Electronics(China)Co.,Ltd.All rights reserved.,2013 Renesas Electronics(China)Co.,Ltd.All rights reserved.,瑞萨电子（中国）有限公司,2021年NUEDC命题及解题思路分享,四旋翼自主飞行器B题,瑞萨电子中国,内容,B,题整体情况,解题思路分享,瑞萨电子介绍,2,B,题整体情况,3,3,2021 Renesas Electronics(China)Co.,Ltd.All rights reserved.,背景,控制类小车题,连续三届：电动车跷跷板2007年，声音引导系统2021年，智能小车2021年,上手门槛低，选题率超过30%,考核知识点：传感器，马达驱动与控制，控制算法PID),小车技术相关培训，相关技术掌握炉火纯青,新的要求，与时俱进,技术进步，电子技术的开展，同学能力的提高,专家主导，面向新应用，新领域，新技术，新器件,2D-3D,4,四旋翼飞行器1/2,应用背景,微小型无人机已经成为全世界航天领域研究的重要方向之一,勘探、搜救、航拍、侦察和监视,国际相关研究已到达极高水平,四旋翼飞行器弹钢琴,四旋翼飞行器倒立摆,打乒乓球,让身边的小物件飞起来,5,四旋翼飞行器2/2,国内局部学校开始涉及,空中机器人大赛2021年题目：机器人空中反恐,创新课程,2021安徽省赛E题：自动平衡悬浮平台,资源获取,根本原理，控制方法等参考资料丰富,国内四旋翼飞行器航模市场成熟,6,必要的调查及验证,飞行器相关技术,飞行器在学校中的普及程度,相关技术的参考资料是否充足，易获得,当前飞行器航模市场,模型尺寸,电机式样,电池参数,续航时间,载重,价格，供货期,统一MCU平台,相应的资源是否满足飞行器需求,上手时间,相关传感器,种类,价格，购置，供货,7,题目要点,题目要求,根本要求，起飞就给分,发挥局部，高度控制，往返要求,自主飞行,不得使用遥控器，杜绝人为因素,统一MCU平台,杜绝成品飞控板，保证技术层面的竞争,杜绝利用开源软硬件的直接使用,降低第三方公司介入可能,提前下发,飞行器外观,50cm50cm，市场上主流机架的适应,带防护圈，保证平安,电池更换,8,知识点及相关技术，能力考核,电机控制与调速,DC电机，BLDC电机驱动,强化了PID调节知识点的考核姿态控制：俯仰，翻滚，偏航三通道PID调节,相关传感器应用,三轴绝对方向检测,三轴角度变化检测,高度检测,线路检测,以MCU为核心的软硬件系统综合运用,系统设计能力,硬件抗干扰,软件滤波,新MCU的上手,新知识学习运用,9,完成情况1/2,选题情况,选题率10.2%，715队,有相关知识背景，也有元器件及设备清单发布后短期速成,完成情况,不完全统计,近一半队没能实现稳定成功起飞,只能起飞离地32%,能完成根本要求，大局部发挥局部也能得分,完成根本要求及局部发挥局部的占17%,10,17%,3%,32%,48%,完成情况2/2,完成情况,飞行模式,“愤怒的小鸟式飞行，有往无返，无路径检测,稳定低空飞行，低空往返,成功往返飞越一米线,稳定性不高,系统抗干扰,电池电压,场地平整自适应,违规情况,使用成品飞控,使用遥控器,没有防护圈,11,优秀作品,12,成果与反思,主要成果,成功引导学校及同学在新领域，新应用，新技术的研究,来自学校的反响：开展校内专题竞赛,来自同学的心声,竞赛结束了，还要继续飞,把四旋翼飞行器作为毕业设计来研究,完善作品，在BBS上晒方案，交流心得,来自航模发烧友的意见：定点，定高，自主飞行，作为新课题来研究,几点反思,题目偏难，选题策略,平安,迫降措施,调试场地,飞行器尺寸,统一芯片下发,13,解题思路分享,14,14,2021 Renesas Electronics(China)Co.,Ltd.All rights reserved.,四旋翼飞行器动力学原理,旋,翼结构：,1,和,3,号桨为反桨，逆时针旋转，,2,和,4,号桨为正桨顺时针旋转,。

通过,四个桨的旋转力矩大小可以控制飞行器的升降和前进后退以及旋转等动作姿态调整,15,运行趋势,浆叶力矩,X,轴正向,1,4,2,3,X,轴反向,2,3,1,4,Y,轴正向,3,4,1,2,Y,轴反向,1,2,3,4,Z,轴正向,2,4,1,3,Z,轴反向,1,3,2,4,*,X,飞行为例,1,4,2,3,x,y,z,四旋翼飞行器结构选择,BLDC电机,购置成品飞行器，改装飞行控制局部,购置机架，电机等配件，组装,空心杯电机,购置成品飞行器，改装飞行控制局部,自行设计机架,16,导航控制,通过传感器检测，反响位置,巡线：摄像头,高度：超声波,开环,A区，B区位置固定,要求飞行器姿态控制稳定，累计误差小,17,姿态控制,通过传感器获取飞行器空中姿态,三轴绝对方向检测：加速度传感器,三轴角度变化检测：角速度传感器,数据融合算法，姿态计算四元数，欧拉角计算,俯仰，翻滚，偏航三通道PID,18,俯仰角度期望值,俯仰角度,当前值,PID,4,通道,PWM,姿态计算,俯仰角调整,翻滚角调整,偏航角调整,-,+,系统框图,19,MCU,绝对方向检测,三轴加速度传器,角度变化检测,三轴陀螺仪,高度检测,超声波传感器,巡线,摄像头,电池电压检测,按键检测,遥控模块,驱动,驱动,驱动,驱动,M2,M3,M4,M1,电池,稳压,电磁铁,系统结构,-,关键点说明,电源的处理,MCU,及周边电路供电要有稳压滤波措施,MCU,与周边模块，传感器统一电平,Reset,的处理,电磁铁电路,电池电压的检测，开环导航必要,MCU,资源,4ch PWM,UART,SPI,IIC,运算能力,内置乘除法及乘加运算单元,双,MCU,结构,内置振荡器精度,加速度传感器及陀螺仪的安装及校准,遥控装置，用于调试及迫降,20,软件,姿态控制,开元软件的移植,了解根本原理，流程,底层驱动，PWM、IIC/SPI等,主频的区别导致事件调度的调整,PID调整,导航控制,摄像头,激光,其他,按键,遥控,电磁铁,电池检测,21,PID,调整,22,先将三个轴的I 和D参数设置为0，P参数设置为1。

用手拿着飞控，然后慢慢增大油门，当螺旋桨旋转后，左右前后慢慢晃动飞控，如果能感到飞控会产生相反的力矩，说明程序流程根本没有问题P,参数调整，先将三个轴的,I,和,D,参数设置为,0,，,P,参数,设置为,1,将飞控放到地上，然后慢慢增大油门，开始飞控可能会先,倾斜再,翻转，这时就增加,P,参数，直到飞控在原地左右上下摆动I,参数调整，调整完,P,参数后，开始增加,I,参数，这时会看到,飞控摆动幅度会减小，如果,P,参数调完后摆动已经很小可以忽略这一步D参数调整，调整完P和I参数后，飞控根本可以飞稳，但是如果在飞行中碰到东西会很快失控，这时可以调整D参数，调整完后会发现飞控稳定性大幅度提高1,2,3,4,飞行录像,23,瑞萨,电子,介绍,24,24,2021 Renesas Electronics(China)Co.,Ltd.All rights reserved.,25,公司的,起源,瑞萨电子株式会社TSE：6723，是全球首屈一指的微控制器供给商和高级半导体解决方案的首选供给商，产品包括微控制器、SoC 解决方案和各种模拟与功率器件2021年4月，NEC电子公司TSE：6723和株式会社瑞萨科技合并成立了瑞萨电子株式会社;总部设 在日本，在全球20多个国家均设有分公司。

26,瑞萨电子公司概要,瑞萨电子株式会社,Renesas Electronics Corporation,2002年11月1日 以NEC电子株的名称开始营业,2021年4月1日 以瑞萨电子株的名称开始营业,董事会主席兼,CEO,作田 久男,董事长兼总经理兼,COO,鹤丸 哲哉,从事半导体相关的研究、开发、设计、生产、销售及效劳等,日本神奈川县川崎市中原区下沼部1753号 ：211-8668,日本东京都千代田区大手町2-6-2日本大厦 ：100-0004,33,840人截至2021年3月31日,公司名称,成立日期,法人代表,经营范围,总部注册地址,总部办公楼,注册资金,销售额,员工人数,证券交易所,东京证券交易所第一部 2003年7月24日上市，TSE：6723,公司网站,1,532亿日元约16亿US$,7,858亿日元约81.7亿US$)截至2021年3月31日,27,瑞萨电子提供解决方案奉献智能社会,利用我们强大的微控制器、模拟与功率器件、SoC产品相辅相成，实现能为人们的生活带来方便、平安、节能的智能社会全球,半导体,市场,排名,1,2,3,4,7,9,12,10,8,11,Supplier2021 Revenue(MUS$)2021 Share,2021,Rank,Source:IHS iSuppli“Annual 2021 Semiconductor Market Share,Intel,47,420,Samsung Electronics,31,264,Qualcomm,13,177,Texas Instruments,12,035,Toshiba,11,131,Renesas Electonics,9,236,Hynix,8,970,STMicroelectronics,8,493,Broadcom 7,843,Micron Technology,6,772,Sony,6,109,Advanced Micro Devices(AMD)5,297,15.6%,10.3%,4.0%,3.7%,2.8%,1.7%,2.0%,2.2%,3.0%,2.9%,4.3%,2.6%,Renesas Electronics,9,236,3.0%,6,5,全球半导体供给商：CY2021营收规模排名,Year 2021,26.7%,Market Share,百万美元,/,年,1396,1046,997,984,898,881,619,568,510,Freescale,Infineon,Microchip,STMicro,TI,Atmel,NXP,Fujitsu,Samsung,3835,全球微控制器市场,排名,全球第一位的MCU供给商，占总市场份额的26.7%。

2021),位数 排名,8,位,No.1,16,位,No.1,32,位,No.1,数据来源:Gartner“2021全球半导体器件市场份额,2021年4月发布版,图表由瑞萨电子基于该数据报告生成30,30,2021财年的销售业绩约66亿人民币(约MUS$1,065),强大的设计工程师团队,具有核心技术 开发能力,约600名,在中国拥有三条半导体产品生产线，其中 北京具有汽车产品生产能力,在华产能约100 Million片/月,在中国大陆和香港地区的雇员数,销售、市场、其他员工 约430人,设计、研发 约600人,制造 约4,000人,瑞萨电子中国的资源一览,31,中国区的销售,-,技朮支持网点,32,瑞萨电子对中国未来开展的奉献,倡导绿色环保，致力于中国绿色环保型社会的实现,-瑞萨电子把环保理念参加到研发、设计、采购、生产、销售、运输、使用和处理的整个产品周期中,竭力防止 污染并将对环境的影响降至最低瑞萨电子携手中国家电研究院及中国国家电网关联企业,成立了北京智库型研究机构-北京智能用电研究中心,为中国建立低碳社会做奉献积极承担企业社会责任,参与教育及体育实践活动,-2021/13年瑞萨电子连续独家冠名赞助“瑞萨杯全国大学生电子设计竞赛,并2021年连续冠名赞助“瑞萨超,级MCU模型车大赛,为中国高科技人才的培养奉献力量。

2021年瑞萨电子连续冠名赞助世界羽联五大顶级赛之一的“李宁中国羽毛球公开赛女子双打工程,为中国的体。