本文關(guān)鍵詞：無人機自動駕駛儀設(shè)計及控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 無人機是一種由動力驅(qū)動、無人駕駛、可重復(fù)使用航空器的簡稱。由于其低廉的成本、重量輕、體積小、適應(yīng)性強和靈活機動的特點,在軍事和國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用,受到了全世界各個國家的高度重視。自動駕駛儀作為無人機飛行控制系統(tǒng)的核心,將是無人機研究中的關(guān)鍵所在。 本文在分析無人機自動駕駛儀飛行控制原理和系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上,設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于ARM處理器的無人機自動駕駛儀飛行控制器。在項目整個系統(tǒng)構(gòu)成下,對飛行參數(shù)采集所需傳感器模塊進行了選型;根據(jù)采集模塊的需求和系統(tǒng)的任務(wù)要求,分別完成了慣性測量單元模塊、AD信號采集模塊、壓力傳感器模塊、UART以及SPI串行信號通訊模塊、PWM波形產(chǎn)生模塊、JTAG調(diào)試模塊等設(shè)計,進行了各傳感器模塊的應(yīng)用測試;設(shè)計了無人機遙控和自主飛行模式之間的轉(zhuǎn)換控制方式,提高了飛行安全性,最終得到了飛行控制系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計,并完成了印刷電路板制作工作;其后,在ADS1.2環(huán)境下開發(fā)了ARM底層接口的基本驅(qū)動和初始化程序,進行了飛行控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與舵機控制的基本功能運行實驗。最后詳述了自動駕駛儀的控制算法,通過對無人機的建模,計算出相應(yīng)的參數(shù),通過對各種PID算法的研究,確定了智能PID算法作為控制方法。實驗結(jié)果表明,所實現(xiàn)系統(tǒng)能夠完成對各傳感器模塊數(shù)據(jù)的實時采集和對舵機的任意角度快速控制,從而為今后進一步深入研究無人機飛行控制奠定了硬件基礎(chǔ)。 總之,本課題在詳細(xì)的理論基礎(chǔ)上設(shè)計了自動駕駛儀的硬件軟件以及控制方法,在最后的實驗中葉得到了正確的結(jié)果,基本上達到了設(shè)計的預(yù)想,具有很好的實用性。
【關(guān)鍵詞】：無人機 自動駕駛儀 飛行控制系統(tǒng) 智能PID算法 ARM
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：V279
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題簡述10-11
• 1.2 無人機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本課題的研究意義以及主要完成的工作13-15
• 第2章 自動駕駛儀的原理與構(gòu)成15-24
• 2.1 自動駕駛儀的原理與組成15-19
• 2.1.1 自動駕駛儀的主要功能15-16
• 2.1.2 自動駕駛儀的分類16
• 2.1.3 自動駕駛儀的基本原理16-19
• 2.2 自動駕駛儀的主要構(gòu)成19-23
• 2.2.1 控制器19-20
• 2.2.2 慣性測量組合（IMU）20
• 2.2.3 高度傳感器20-21
• 2.2.4 GPS 接收機21
• 2.2.5 舵機21-22
• 2.2.6 無刷直流電機22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 基于ARM的自動駕駛儀的硬件設(shè)計24-50
• 3.1 自動駕駛儀飛行控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成24
• 3.2 ARM 微處理器控制模塊的設(shè)計24-30
• 3.2.1 ARM 處理器核簡介25-26
• 3.2.2 ARM 的芯片選擇26-28
• 3.2.3 供電系統(tǒng)28-29
• 3.2.4 時鐘系統(tǒng)29
• 3.2.5 復(fù)位系統(tǒng)29-30
• 3.3 慣性測量單元（IMU）模塊的設(shè)計30-36
• 3.3.1 陀螺儀姿態(tài)信號采樣電路31-34
• 3.3.2 加速度計姿態(tài)信號采樣電路34-36
• 3.4 姿態(tài)信號采集轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計36-38
• 3.4.1 陀螺采樣信號選擇電路36-37
• 3.4.2 AD 采樣電路37-38
• 3.5 壓力傳感器模塊的設(shè)計38-41
• 3.5.1 壓力傳感器芯片的選擇38-39
• 3.5.2 壓力傳感器的工作原理39-40
• 3.5.3 高度信號采集電路的設(shè)計40-41
• 3.6 GPS 接收機模塊的設(shè)計41-42
• 3.7 PWM 模塊的設(shè)計42-43
• 3.8 JTAG 調(diào)試模塊的設(shè)計43-44
• 3.9 遙控接收器模塊的設(shè)計44-47
• 3.9.1 無線接收器44-46
• 3.9.2 遙控器46-47
• 3.10 電路板設(shè)計制作要點47-49
• 3.10.1 電源質(zhì)量與分配47
• 3.10.2 信號線的分布47-48
• 3.10.3 抗干擾的設(shè)計48-49
• 3.11 本章小結(jié)49-50
• 第4章 軟件調(diào)試程序設(shè)計50-56
• 4.1 控制軟件任務(wù)流程50-51
• 4.2 AD 采集51-53
• 4.3 PWM 波形產(chǎn)生53-54
• 4.4 SPI 通信54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 PID控制方法設(shè)計思路56-66
• 5.1 常規(guī)PID 控制56-58
• 5.2 常規(guī)PlD 控制器參數(shù)整定方法58-60
• 5.2.1 臨界比例度法58-59
• 5.2.2 衰減曲線法59-60
• 5.3 非線性智能PID 控制的設(shè)計思想60-63
• 5.3.1 專家式智能PID 控制61-62
• 5.3.2 智能PID 自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)62
• 5.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制62
• 5.3.4 模糊PID 控制62-63
• 5.3.5 本文所研究的智能PID 的特點63
• 5.4 無人機智能PlD 控制算法設(shè)計63-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第6章 實驗與調(diào)試66-74
• 6.1 電源及CPU 工作測試66-67
• 6.2 A/D 采集電路測試67-69
• 6.3 PWM 轉(zhuǎn)換電路測試69-71
• 6.4 PWM 控制信號輸出測試71-73
• 6.5 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果78-79
• 致謝79

【引證文獻】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 孫尚龍;無人機飛行控制系統(tǒng)的研究[D];天津大學(xué);2012年

2 徐曉鵬;基于DSP的無人機飛控系統(tǒng)的設(shè)計[D];南昌航空大學(xué);2012年

3 劉柱;無人機自動駕駛儀結(jié)構(gòu)仿真研究[D];長春理工大學(xué);2012年

4 胡占雙;無人機飛行姿態(tài)檢測及控制研究[D];沈陽航空航天大學(xué);2013年

5 劉輝邦;面向偏振光傳感器的無人機導(dǎo)航平臺開發(fā)[D];大連理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：無人機自動駕駛儀設(shè)計及控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：376998