發(fā)布時間：2017-10-05 23:00

  本文關鍵詞：基于DSP的有纜六旋翼飛行控制系統研究

  更多相關文章： 有纜六旋翼 TMS320F28335 模糊滑�？刂� 嵌入式系統

【摘要】：隨著無人機技術的發(fā)展,多旋翼無人機的應用領域越來越廣泛。此類無人機能量來源依靠容量有限的機載電池,因此飛行時間和機載能力都受到了限制,這對多旋翼無人機的應用推廣造成了障礙。本文從能量供給問題出發(fā),提出了一種通過柔性線纜進行地面供電的方法。這種方法能夠解決無人機續(xù)航和機載電子設備供電問題,使其能夠被用于不間斷定點監(jiān)控、球賽轉播及會場錄制等。有纜六旋翼飛行控制系統主要由六旋翼飛行器、柔性線纜、上位機和線纜收放器組成。本文對所使用的柔性線纜和六旋翼飛行器進行了非線性模型的建立。設計了內環(huán)姿態(tài)環(huán)、外環(huán)位置環(huán)的雙閉環(huán)飛行控制器。姿態(tài)控制器使用遺傳優(yōu)化模糊全局滑�？刂�,位置控制使用遺傳優(yōu)化PID控制。在滑�？刂浦屑尤肽：刂�,能夠減輕系統的抖振,從而使直流無刷電機的轉速變化頻率降低,進而減小機體的震動,有效的防止了機械結構的松動。機載捷聯慣性導航所使用的傳感器為主流的MEMS傳感器模塊,其中包括三軸陀螺儀、三軸磁力計、三軸加速度計和氣壓高度計。本文對這些傳感器的特性進行了介紹,并分別利用三軸陀螺儀和三軸磁力計與三軸加速度計的組合兩種方法對飛行器姿態(tài)進行解算,將兩種解算的結果利用卡爾曼濾波算法進行融合以得到更加精確的姿態(tài)角,從而進行精確的導航信息解算。六旋翼飛行控制器的硬件和軟件以TMS320F28335為主控芯片進行設計。實物實驗分為室內靜態(tài)測試和室外動態(tài)測試。靜態(tài)測試是對姿態(tài)控制器功能進行測試,結果表明三個姿態(tài)角能夠跟蹤給定目標角度,俯仰角和滾轉角的抖動比偏航角要大。動態(tài)測試是對位置控制器功能進行測試,結果表明有纜六旋翼飛行器能夠對給定的位置目標量進行跟蹤,抗風能力還需進一步加強。
【關鍵詞】：有纜六旋翼 TMS320F28335 模糊滑�？刂� 嵌入式系統
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-11
• 1.1 引言7
• 1.2 國內外研究現狀7-10
• 1.3 論文主要工作內容10
• 1.4 本章小結10-11
• 第2章 有纜六旋翼飛行器系統結構及建模11-25
• 2.1 系統結構介紹11-12
• 2.2 系統建模12-24
• 2.2.1 坐標系的建立及轉換12-13
• 2.2.2 線纜受力分析及非線性模型建模13-16
• 2.2.3 六旋翼飛行原理16-18
• 2.2.4 有纜六旋翼飛行器非線性模型18-23
• 2.2.5 非線性模型的化簡23-24
• 2.3 本章小結24-25
• 第3章 控制系統25-43
• 3.1 位置控制器設計25-31
• 3.1.1 位置環(huán)PID控制器25-27
• 3.1.2 遺傳算法優(yōu)化PID控制器參數27-31
• 3.2 姿態(tài)控制器設計31-41
• 3.2.1 姿態(tài)環(huán)模糊全局滑模控制器設計33-35
• 3.2.2 切換增益的模糊化選擇35-37
• 3.2.3 控制器參數遺傳優(yōu)化選擇37
• 3.2.4 姿態(tài)控制器仿真37-41
• 3.3 本章小結41-43
• 第4章 機載捷聯慣性導航系統43-53
• 4.1 捷聯慣性導航基本原理43-44
• 4.2 傳感器特性分析44-47
• 4.2.1 陀螺儀特性分析44-45
• 4.2.2 加速度計特性分析45-46
• 4.2.3 磁力計特性分析46
• 4.2.4 氣壓高度計特性分析46-47
• 4.3 導航解算與信息融合47-51
• 4.3.1 六旋翼無人機導航解算47-50
• 4.3.2 六旋翼無人機導航信息融合50-51
• 4.4 本章小結51-53
• 第5章 飛行控制器硬件及軟件設計53-71
• 5.1 飛行控制器硬件設計53-62
• 5.1.1 主控模塊54-55
• 5.1.2 電源模塊55-56
• 5.1.3 MEMS傳感器模塊56-61
• 5.1.4 無線模塊61
• 5.1.5 PCB設計注意事項61-62
• 5.2 飛行控制器軟件設計62-69
• 5.2.1 系統軟件架構設計62-63
• 5.2.2 軟件運行流程設計63-65
• 5.2.3 十軸傳感器模塊配置及應用65-67
• 5.2.4 數字濾波器應用67-69
• 5.3 本章小結69-71
• 第6章 有纜六旋翼飛行實驗71-79
• 6.1 飛行實驗準備71-72
• 6.1.1 實驗設備71-72
• 6.1.2 飛行實驗注意事項72
• 6.2 飛行實驗內容及結果72-77
• 6.2.1 靜態(tài)姿態(tài)環(huán)控制實驗73-74
• 6.2.2 動態(tài)位置環(huán)控制實驗74-77
• 6.3 本章小結77-79
• 第7章 總結與展望79-81
• 參考文獻81-85
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明85-87
• 致謝87-89
• 附錄89-93

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 ;未來10年將生產5448架軍用旋翼機[J];航空維修與工程;2005年01期

2 陸洋;李建波;朱清華;;自轉旋翼機配平及操縱響應特性[J];南京航空航天大學學報;2008年05期

3 道格拉斯·羅伊斯;趙;;民用旋翼機市場前景不容樂觀[J];國際航空;2010年03期

4 徐慧;張伯虎;董文柱;石婷;;多功能無人旋翼機在公共安全方面的應用[J];現代電子技術;2011年20期

5 馮磊;佟勇;宋秀峰;;旋翼飛行器概述[J];科技創(chuàng)新導報;2012年29期

6 金德余;;航宇18-A型旋翼機[J];直升機技術;1994年03期

7 蔡汝鴻;;潛水艇載風箏式旋翼機[J];直升機技術;1994年04期

8 申斌;吳一波;林冬生;;旋翼機的發(fā)展與應用[J];科技傳播;2013年23期

9 蔡汝鴻;;卡特旋翼機(三)——精彩紛呈的卡特旋翼機[J];航空知識;2005年06期

10 李長江;;新穎奇特的旋翼機[J];航空知識;1999年04期

中國重要會議論文全文數據庫 前3條

1 唐正飛;;旋翼飛行器及其系統發(fā)展研究[A];航空科學技術學科發(fā)展報告（2010-2011）[C];2011年

2 章洪;;新概念“直升旋翼機”[A];第六屆中國科學家論壇論文匯編[C];2007年

3 ;旋翼無人機參賽報告[A];2004中國空中機器人大賽論文匯編[C];2004年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 張廣林 張慧;世界旋翼機市場預測及產業(yè)發(fā)展的經驗和啟示[N];中國航空報;2008年

2 李昊;美陸軍將啟動高速旋翼機研制項目[N];中國航空報;2011年

3 本報記者 胡海波;自轉旋翼機：會飛的“風車”[N];中國民航報;2011年

4 高翔;美陸軍基于亞太戰(zhàn)略評估其旋翼機計劃[N];中國航空報;2012年

5 黎時;1923：旋翼機問世[N];中國航空報;2003年

6 姜曙光;未來十年生產5448架軍用旋翼機[N];中國航空報;2004年

7 姜曙光;蒂爾預測未來十年旋翼機市場[N];中國航空報;2004年

8 王蘭;輕型軍用旋翼機市場將步入緊縮期[N];中國航空報;2011年

9 記者 劉軍國;日本 美將如期部署“魚鷹”旋翼機[N];人民日報;2012年

10 李昊;美國開展下一代高速旋翼機技術預研項目[N];中國航空報;2014年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 王超;電控旋翼直升機氣動特性研究[D];南京航空航天大學;2014年

2 朱清華;自轉旋翼飛行器總體設計關鍵技術研究[D];南京航空航天大學;2007年

3 陳淼;自轉式無人旋翼機飛行控制技術研究[D];南京航空航天大學;2012年

4 魏鵬;旋翼非定常流場的黏性渦數值模擬方法及其混合方法的研究[D];南京航空航天大學;2012年

5 肖中云;旋翼流場數值模擬方法研究[D];中國空氣動力研究與發(fā)展中心;2007年

6 彭程;共軸八旋翼無人飛行器姿態(tài)與航跡跟蹤控制研究[D];吉林大學;2015年

7 鄧寅U，

本文編號：979299