本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器控制器設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著旋翼飛行器越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于于國(guó)家軍事和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,旋翼飛行器的研究也越來(lái)越深入和成熟,四旋翼飛行器的發(fā)展也越來(lái)越多的受到各個(gè)國(guó)家的重視,日漸成為科技領(lǐng)域中一個(gè)熱點(diǎn)研究方向,而其中的飛行控制器是四旋翼飛行器關(guān)鍵所在。本文首先介紹了旋翼飛行器控制器的發(fā)展?fàn)顩r和飛行器控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,包括飛行器產(chǎn)品現(xiàn)狀和飛行器控制理論研究方向。之后本文對(duì)飛行器的運(yùn)動(dòng)控制理論進(jìn)行了理論分析,為姿態(tài)解算建立數(shù)學(xué)模型。根據(jù)實(shí)際情況,本文對(duì)飛行器控制系統(tǒng)提出要求并以此為根據(jù)設(shè)計(jì)了基于ARM嵌入式處理器的飛行器控制系統(tǒng)。主控制器采用基于ARM Cortex-M4架構(gòu),相比于普通嵌入式單片機(jī),其具有強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力。之后設(shè)計(jì)并分析了飛行控制器系統(tǒng)的外設(shè),其硬件構(gòu)架使用模塊化的思想,更加有利于系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)且易于開(kāi)發(fā),主要分為微控制器系統(tǒng)模塊、電源供電模塊、姿態(tài)傳感模塊、GPS接收機(jī)模塊、無(wú)線數(shù)傳模塊和遙控模塊。各個(gè)模塊功能相對(duì)獨(dú)立又能相互通信,形成了一整套飛行器控制器的硬件設(shè)計(jì)方案。硬件設(shè)計(jì)中主要完成芯片的選型及姿態(tài)傳感器電路、電源管理電路、輸出保護(hù)、防靜電保護(hù)、過(guò)壓過(guò)流電路等,飛行控制器的執(zhí)行裝置是機(jī)架、電池、電調(diào)和無(wú)刷電機(jī)。飛行控制器的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)用模塊化思想,主要完成系統(tǒng)主程序、數(shù)據(jù)通信程序、基于四元數(shù)的姿態(tài)解算算法以及姿態(tài)控制程序的設(shè)計(jì)。使用了ARM內(nèi)核中DSP庫(kù)進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算,雙閉環(huán)PID控制算法實(shí)現(xiàn)姿態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與互補(bǔ)濾波功能,添加了安全保護(hù)和超聲波蔽障設(shè)計(jì)以提高飛行器的可靠性。本項(xiàng)目聯(lián)系實(shí)際公路工程項(xiàng)目,各個(gè)指標(biāo)都要滿足實(shí)際需求。文中最后對(duì)飛行器進(jìn)行測(cè)試,分析了地面站的實(shí)時(shí)參數(shù),使用飛行器傳回的數(shù)傳信號(hào),對(duì)飛行器進(jìn)行整體評(píng)估。評(píng)估結(jié)果顯示飛行控制器的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸正常有效,各個(gè)模塊正常工作,地面站接收信息正確且濾波效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo),調(diào)試完畢后的實(shí)際飛行驗(yàn)證了飛行器達(dá)到了設(shè)計(jì)需求,并對(duì)飛行控制器做了總結(jié)和展望。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V249.1

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 趙元偉;盧京朝;;四旋翼飛行器的建模及基于反步法的控制[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年34期

2 李?lèi)?ài)蓮;解韶峰;武慧挺;;基于STM32的罐式橡膠硫化系統(tǒng)智能控制的實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2013年07期

3 姜強(qiáng);曾勇;劉強(qiáng);荊華;周澤波;;四旋翼飛行器姿態(tài)航向參考系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];控制工程;2013年S1期

4 宿敬亞;樊鵬輝;蔡開(kāi)元;;四旋翼飛行器的非線性PID姿態(tài)控制[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2011年09期

5 高樺;鐘昊;;基于GPRS的陀螺綜合虛擬測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2011年03期

6 胡士峰;馬建倉(cāng);孟凡路;;基于MEMS傳感器的微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)研究[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2009年05期

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本文編號(hào)：1247612