發(fā)布時間：2017-09-29 03:30

  本文關(guān)鍵詞：集成北斗二代的飛行器在路橋工程中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 八旋翼飛行器 姿態(tài)解算 四元數(shù) 姿態(tài)控制 雙閉環(huán)PID

【摘要】：由于八旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、穩(wěn)定性更高、可垂直升降、自主起飛和降落等特點而被廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。本文采用北斗和GPS相結(jié)合的方法,提高飛行器的定點精度,針對八旋翼飛行器的飛行姿態(tài)控制問題,提出了一種新型的雙閉環(huán)PID控制算法。該算法利用基于互補(bǔ)濾波器的四元數(shù)姿態(tài)更新算法進(jìn)行姿態(tài)的解算與更新,通過內(nèi)外環(huán)PID控制器的任務(wù)分工,更好的完成飛行器的姿態(tài)控制。首先,分析了多旋翼無人機(jī)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及目前面臨的主要問題,根據(jù)八旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)特點、工作原理及設(shè)計要求提出了集成北斗二代的飛行器系統(tǒng)總體方案,并對總體方案進(jìn)行了詳細(xì)分析與機(jī)身設(shè)計。然后,系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計思想對飛行姿態(tài)控制器(簡稱飛控)分別進(jìn)行了詳細(xì)的軟件和硬件設(shè)計。在硬件方面,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)、過壓過流保護(hù)等電路的設(shè)計;在軟件方面,主要完成了系統(tǒng)主程序、數(shù)據(jù)通信程序、姿態(tài)解算程序以及姿態(tài)控制程序的設(shè)計,為提高飛行器的可靠性并進(jìn)行了安全保護(hù)和超聲波蔽障設(shè)計。最后,將設(shè)計的集成北斗二代的飛行器系統(tǒng)在路橋工程中進(jìn)行了應(yīng)用測試,并提出一些簡單安全的測試方法,通過對測試中問題的詳細(xì)分析,提出了相應(yīng)的解決方案。測試結(jié)果表明:本文設(shè)計的集成北斗二代的飛行器系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力,能夠?qū)崿F(xiàn)八旋翼飛行器的穩(wěn)定飛行和超聲波蔽障,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：八旋翼飛行器 姿態(tài)解算 四元數(shù) 姿態(tài)控制 雙閉環(huán)PID
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景與意義9
• 1.2 國內(nèi)外的研究和發(fā)展現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 多旋翼無人機(jī)的發(fā)展趨勢及面臨的主要問題12-13
• 1.3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 1.3.1 論文的主要內(nèi)容13
• 1.3.2 論文的章節(jié)安排13-15
• 2 集成北斗二代的飛行器系統(tǒng)整體方案設(shè)計15-27
• 2.1 集成北斗二代飛行器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理15-18
• 2.1.1 集成北斗二代飛行器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成15-16
• 2.1.2 集成北斗二代飛行器系統(tǒng)的工作原理16-18
• 2.2 集成北斗二代飛行器系統(tǒng)的設(shè)計要求18-19
• 2.3 集成北斗二代的飛行器系統(tǒng)總體方案設(shè)計19-25
• 2.3.1 機(jī)身設(shè)計19-20
• 2.3.2 起落架設(shè)計20-21
• 2.3.3 飛控系統(tǒng)設(shè)計21
• 2.3.4 導(dǎo)航與通信系統(tǒng)設(shè)計21-22
• 2.3.5 能源及動力裝置22-25
• 2.3.6 航拍圖傳系統(tǒng)設(shè)計25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 3 飛控系統(tǒng)硬件設(shè)計27-39
• 3.1 飛控硬件電路總體設(shè)計27-28
• 3.2 器件選型28-32
• 3.2.1 主控制器選型28-29
• 3.2.2 姿態(tài)傳感器選型29-31
• 3.2.3 電源管理芯片選型31-32
• 3.3 硬件電路設(shè)計32-37
• 3.3.1 姿態(tài)傳感器電路32-33
• 3.3.2 電源管理電路33-35
• 3.3.3 輸出保護(hù)電路35-36
• 3.3.4 防靜電保護(hù)36
• 3.3.5 過壓過流保護(hù)36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 4 飛控系統(tǒng)軟件設(shè)計39-53
• 4.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計39-40
• 4.2 主程序設(shè)計40-41
• 4.3 數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計41-43
• 4.4 姿態(tài)解算程序設(shè)計43-46
• 4.5 姿態(tài)控制策略46-48
• 4.6 飛行器的安全保護(hù)48-51
• 4.6.1 低電量保護(hù)48
• 4.6.2 超圍欄保護(hù)48-49
• 4.6.3 超聲波蔽障49-51
• 4.7 本章小結(jié)51-53
• 5 集成北斗二代的飛行器在路橋工程中的應(yīng)用測試53-63
• 5.1 八旋翼飛行器在路橋工程中的應(yīng)用測試53-56
• 5.1.1 八旋翼飛行器初期指標(biāo)測試54-55
• 5.1.2 八旋翼飛行器安全保護(hù)測試55-56
• 5.2 測試中遇到的問題及解決方案56-61
• 5.2.1 八旋翼飛行器姿態(tài)不穩(wěn)定故障分析及解決方案56-57
• 5.2.2 電機(jī)停轉(zhuǎn)故障分析及解決方案57-60
• 5.2.3 降落失控故障分析及解決方案60-61
• 5.3 本章小結(jié)61-63
• 6 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 工作總結(jié)63
• 6.2 展望63-65
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65-67
• 致謝67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72

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本文編號：939765