基于匿名科创四轴的ICM20602+AK8975+SPL06-001传感器方案设计及电路实现

简介：
本项目设计了一种集成IMU模块（含ICM20602、AK8975、SPL06-001）的匿名科创四轴飞行器，实现了姿态感知与环境监测功能。 匿名科创四轴同款传感器方案设计采用ICM20602+AK8975+SPL06-001组合，是电赛必备选择之一！起飞时，系统会发出触发信号启动导航模块，并读取ICM20602的加速度计和陀螺仪数据。经卡尔曼滤波处理后进行姿态解算，并通过串级PID调节角度与角速度。 控制系统算法设计包括ICM20602滤波、姿态解算、串级PID控制及定高部分控制等关键环节，其中最重要的是串级PID和定高控制算法。在地理坐标系中重力的水平分量为零时，仅凭三轴陀螺仪与加速度计无法计算航向角。由于巡线机器人只需保持横滚角（roll）和俯仰角（pitch），故四元数转换成欧拉角。 定高控制算法采用增量式PID方法，并将其输出叠加到姿态控制的四个电机中。数据滤波通过低通滤波实现，使用近三次平均值计算结果。为了防止高度测量受姿态变化的影响以及减少高度控制对飞行器姿态调整的干扰，利用欧拉角校正高度值：Hight=(float)Hight*(cos(roll)* cos(pitch))。 串级PID控制中，外环采用欧拉角作为输入变量，内环则使用陀螺仪测量到的角速度。其中外环设定为PID控制器而内环为PD控制器，并根据测试数据调整参数值。由于内环不需要完全消除静差误差，因此采取了PD控制策略；并且为了减少测量偏差带来的影响，在外环积分环节设置了限幅机制。