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24天前
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项目名称
BlueROV2标准8推进器姿态控制系统开发
项目背景
为实现水下遥控机器人（ROV）在复杂洋流环境中的稳定悬停与精准姿态控制，需开发一套嵌入式控制程序。系统核心为Arduino Due微控制器，搭配JY901S 9轴IMU传感器，驱动8个推进器实现六自由度（6-DOF）全向运动控制。目标为实现俯仰、横滚、航向角的闭环稳定控制，作业时要有自稳，定深，定姿态等几种常用控制模式，响应时间≤100ms，稳态误差≤2°。
现有硬件平台，主控平台使用 Arduino Due（ARM Cortex-M3，84MHz），利用其10路硬件PWM输出（引脚：2~13，其中8路用于推进器，2路预留）。IMU传感器采用 JY901S 传感器，通过 TTL（地址0x51） 与主控通信，输出格式为：俯仰角（Pitch）、横滚角（Roll）、航向角（Yaw），单位：度，精度±0.5° （已正确读取所需数据，可直接用）。
技术要求
模块
具体要求
姿态解算
根据IMU传感器JY901S读数，融合加速度计与陀螺仪数据，消除积分漂移，输出四元数或欧拉角，采样频率≥100Hz，给姿态控制算法用，另外要做前馈姿态预估算法，提高系统的鲁棒性。
控制架构
参照四层串级PID控制：
1. 外层：目标姿态 → 姿态控制器（PID）
2. 中层：角速率设定 → 角速率控制器（PID）
3. 内层：混控器（Motor Mixing）→ 输出8路PWM信号
4. PWM频率：50Hz，脉宽范围：1000~2000μs，对应推进器0~100%推力
推力分配
支持标准8推进器布局（4水平+4垂直），需实现非对称推力分配矩阵，确保偏航、升降、前后、侧移、俯仰、横滚独立可控，避免推力冲突
稳定性要求
在无外部扰动下，姿态角漂移≤1°/分钟；在3节水流扰动下，能自动恢复至设定姿态，恢复时间≤3s
代码规范
能使用标准Arduino IDE开发最好，不熟悉Arduino也可以用C C++给出完整的算法实现代码，注释要完整，函数模块化，逻辑结构清晰。
交付成果
l 完整可编译的Arduino工程文件（.ino） 或C文件
l 传感器校准与PWM输出标定文档（含测试数据）
l 控制逻辑流程图与推力分配矩阵计算公式
l 系统上电自检与故障报警机制说明
l 10分钟内系统运行演示（需展示静态悬停、姿态旋转、抗扰恢复等功能）
优先条件
l 有ArduSub或PX4开源飞控开发经验者优先
l 曾完成ROV/水下机器人项目者优先
l 能提供JY901S + Arduino Due实际运行案例者优先
验收标准
1. 上电后IMU数据稳定，无跳变或死机
2. 手动输入姿态指令，系统能准确跟踪，无超调
3. 连续运行30分钟无姿态漂移累积
4. 8路推进器运行平滑，无高频抖动等机械损伤风险。
备注：请勿使用第三方库进行黑箱封装，所有算法需为自研或开源可验证实现。若不熟悉Arduino IDE编程，也可以用C语言给出完整的控制算法程序，函数形参接口等前期做好沟通。项目周期建议≤10天。
