本文關(guān)鍵詞：小型化飛行控制計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 無人機(jī)飛行控制計(jì)算機(jī)是飛行控制系統(tǒng)的核心子系統(tǒng),其硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)作為飛行控制計(jì)算機(jī)的重要組成部分,對整個(gè)系統(tǒng)性能有著至關(guān)重要的影響。本文以某定型項(xiàng)目無人機(jī)為背景,對原有飛行控制計(jì)算機(jī)的硬件、軟件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),以適應(yīng)飛行控制計(jì)算機(jī)小型化、高性能的發(fā)展趨勢。 論文首先分別介紹飛行控制計(jì)算機(jī)硬件、軟件的組成及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。接著以實(shí)驗(yàn)室為研究背景,指出硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)存在的不足。基于傳統(tǒng)棧接式PC104總線體系的硬件框架造成飛行控制計(jì)算機(jī)不易維護(hù)、不易小型化等問題;基于傳統(tǒng)RTKernel實(shí)時(shí)內(nèi)核的軟件框架造成飛行控制計(jì)算機(jī)不易擴(kuò)展、不易移植等問題。根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)、設(shè)計(jì)要求及通用化要求,提出插板式、小型化的硬件方案設(shè)計(jì)和基于μC/OS-II實(shí)時(shí)內(nèi)核的軟件方案設(shè)計(jì)。 文中闡述了沿用PC104總線構(gòu)架、且僅使用3塊插板的高集成度硬件設(shè)計(jì),具體說明每一功能模塊的接口電路設(shè)計(jì),包括模擬量、離散量、串行通信、機(jī)箱、電磁兼容等設(shè)計(jì)。在原理設(shè)計(jì)及制板的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)第一版小型化飛行控制計(jì)算機(jī)原理樣機(jī)。通過一系列板級硬件測試及改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的提出,完成第二版的工程實(shí)現(xiàn)。此飛控計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)可維護(hù)性好、體積更小、重量更輕、成本更低、通用化更好。軟件設(shè)計(jì)基于已完成的硬件設(shè)計(jì),包括硬件功能模塊的相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì),以及基于μC/OS-II實(shí)時(shí)內(nèi)核的飛控軟件移植。具體分析μC/OS-II實(shí)時(shí)內(nèi)核的移植原理,探討實(shí)現(xiàn)整個(gè)飛控軟件移植的相關(guān)技術(shù)。此飛控計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)實(shí)時(shí)性好、可移植性好、利于軟件同步維護(hù)及擴(kuò)展需求。 最后搭建半物理實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng),通過小型化飛行控制計(jì)算機(jī)、實(shí)時(shí)仿真設(shè)備及綜合測試軟件的相互通信,完成集成測試及仿真試驗(yàn)。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行分析、對比,論證了硬件設(shè)計(jì)方案、軟件設(shè)計(jì)方案的可行性,驗(yàn)證了硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)的正確性。實(shí)現(xiàn)本文的工程化目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī) 飛行控制計(jì)算機(jī) 小型化 PC104總線 μC/OS-II內(nèi)核 半物理實(shí)時(shí)仿真測試
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：V247.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 引言15
• 1.2 飛行控制系統(tǒng)15-17
• 1.3 飛行控制計(jì)算機(jī)17-21
• 1.3.1 硬件組成17-18
• 1.3.2 軟件組成18-19
• 1.3.3 硬件發(fā)展現(xiàn)狀19-20
• 1.3.4 軟件發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.4 研究背景21-25
• 1.4.1 PC104 總線體系結(jié)構(gòu)21-24
• 1.4.2 嵌入式軟件實(shí)時(shí)內(nèi)核24-25
• 1.5 論文章節(jié)安排25-27
• 第二章 小型化飛行控制計(jì)算機(jī)總體框架設(shè)計(jì)27-36
• 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)27-29
• 2.1.1 總體設(shè)計(jì)要求27-28
• 2.1.2 通用化設(shè)計(jì)28-29
• 2.2 硬件方案設(shè)計(jì)29-33
• 2.2.1 硬件資源需求29-30
• 2.2.2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-31
• 2.2.3 板卡方案設(shè)計(jì)31-33
• 2.3 軟件方案設(shè)計(jì)33-35
• 2.3.1 飛控軟件框架33-34
• 2.3.2 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)34
• 2.3.3 軟件移植設(shè)計(jì)34-35
• 2.4 小結(jié)35-36
• 第三章 小型化飛行控制計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)36-54
• 3.1 復(fù)合插板設(shè)計(jì)36-42
• 3.1.1 CPU 模塊背板設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.2 擴(kuò)展4 路DA 設(shè)計(jì)38-39
• 3.1.3 擴(kuò)展8 路串口設(shè)計(jì)39-41
• 3.1.4 GPS 模塊設(shè)計(jì)41-42
• 3.2 模擬插板設(shè)計(jì)42-47
• 3.2.1 AD 模塊背板設(shè)計(jì)43
• 3.2.2 模擬量輸入調(diào)理電路43-45
• 3.2.3 模擬量輸出調(diào)理電路45
• 3.2.4 頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路45-47
• 3.3 離散插板設(shè)計(jì)47-50
• 3.3.1 離散量輸入隔離電路47-48
• 3.3.2 離散量輸出隔離電路48-49
• 3.3.3 電源轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)49-50
• 3.4 底板設(shè)計(jì)50-51
• 3.5 機(jī)箱設(shè)計(jì)51-52
• 3.6 抗干擾性設(shè)計(jì)52-53
• 3.7 小結(jié)53-54
• 第四章 小型化飛行控制計(jì)算機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)54-69
• 4.1 硬件實(shí)現(xiàn)54-60
• 4.1.1 第一版原理樣機(jī)實(shí)現(xiàn)54-56
• 4.1.2 改進(jìn)設(shè)計(jì)及再版實(shí)現(xiàn)56-58
• 4.1.3 硬件設(shè)計(jì)結(jié)果對比58-60
• 4.2 硬件測試60-68
• 4.2.1 板級測試概述60-61
• 4.2.2 模擬量板級測試61-63
• 4.2.3 離散量板級測試63-64
• 4.2.4 串行口板級測試64-65
• 4.2.5 F/V 變換電路測試65-67
• 4.2.6 遇到問題及解決辦法67-68
• 4.3 小結(jié)68-69
• 第五章 小型化飛行控制計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)69-79
• 5.1 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)69-72
• 5.1.1 模擬量驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)69-71
• 5.1.2 離散量驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)71
• 5.1.3 串行口驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)71-72
• 5.2 實(shí)時(shí)內(nèi)核移植72-74
• 5.2.1 μC/OS-II 內(nèi)核移植條件72
• 5.2.2 μC/OS-II 內(nèi)核移植原理72-74
• 5.3 飛控軟件移植74-78
• 5.3.1 飛控軟件相關(guān)設(shè)計(jì)74-76
• 5.3.2 面向386EX 的移植76-77
• 5.3.3 面向486DX 的移植77-78
• 5.4 小結(jié)78-79
• 第六章 系統(tǒng)集成測試與仿真79-88
• 6.1 半物理實(shí)時(shí)仿真試驗(yàn)環(huán)境79-81
• 6.1.1 仿真試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)79-80
• 6.1.2 地面綜合測試軟件80-81
• 6.2 集成測試與仿真81-87
• 6.2.1 模擬量集成測試81-84
• 6.2.2 離散量集成測試84-85
• 6.2.3 串行口集成測試85-86
• 6.2.4 系統(tǒng)仿真試驗(yàn)86-87
• 6.3 小結(jié)87-88
• 第七章 總結(jié)與展望88-90
• 7.1 本文工作總結(jié)88-89
• 7.2 后續(xù)工作展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-92
• 致謝92-93
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文93

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 曲曉雷;基于ARM-Linux的空中機(jī)器人嵌入式飛控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 徐文忠;某型無人機(jī)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 劉培強(qiáng);小型無人直升機(jī)飛行控制軟件及仿真系統(tǒng)的開發(fā)[D];南京航空航天大學(xué);2010年

4 林申炬;航模陀螺的設(shè)計(jì)和飛行控制的實(shí)現(xiàn)[D];江蘇科技大學(xué);2011年

5 沈俊;直升機(jī)飛行控制實(shí)時(shí)仿真研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

6 李俊;小型固定翼無人機(jī)飛行控制軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];南京航空航天大學(xué);2011年

7 胡劍華;基于ARM-Linux實(shí)時(shí)嵌入式飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：小型化飛行控制計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：305963