Implementación de un quadricoptero basado en el microcontrolador stm32f4

Abstract

[ES] El objetivo de este pro yecto es construir un cuadricóptero y realizar pruebas de vuelo. Esto implica el diseño e implementación de un sistema de control para conseguir la estabilidad y variación de orientación. Para ello, se utiliza el microcontrolador STM32F4 como unidad de pro cesamiento central junto a los sensores encargados de la unidad de medición inercial. Previamente se recurre a una selección de componentes y montaje de los mismos para definir el sistema final. Posteriormente se describe la cinemática y la dinámica del c uadricóptero para poder realizan simulaciones utilizando Simulink y Matlab con la finalidad de predecir el comportamiento de la aeronave antes de ponerla en funcionamiento. Más adelante se ha procedido a la programación del microcontrolador, esto incluye l a configuración de puertos y pines, diseño de funciones, uso de librerías, etc. También se incluye el algoritmo de control siendo este una acción de control formada por tres controladores PID aplicada a cada uno de los rotores. Finalmente se realizan prueb as de vuelo, se estiman las ganancias de los tres PIDs y a partir de los resultados se han incluido una serie de mejoras para definir el comportamiento final del cuadricóptero.

[EN] The o bjective of this project is to build a quadcopter and do flight tests . This involves the design and implementation of control system for stability and variation of the orientation. To do this, the STM32F4 microcontroller is us ed as central processing unit beside the sensors responsible for the inertial measurement unit. Previously is resorted to a selection of components and assembly thereof to define the final system. Subsequently, the kinematics and dynamics of quadcopter are described to perform simulations using Simulink and Matlab in order to predict the behavior of the aircraft before puttin g it into operation . Later we proceeded to program the microcontroller, this includes configuration of ports and pin s , design of funct ions , use of libraries, et cetera. Also, the control algorithm is included, which is basically a control action that consists of three PID controllers applied to each one of the rotors. Finally, f light tests are performed, the gains of the three PIDs are e stimated and from the results , a number of improvements are included to define the final performance of the quadcopter.