發(fā)布時間：2016-12-07 11:26

  本文關(guān)鍵詞：深海AUV多源導(dǎo)航信息融合方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《安徽理工大學(xué)》 2016年

基于STM32單片機的四軸飛行器設(shè)計及控制技術(shù)的研究

郭凱  

【摘要】：微小型四旋翼飛行器具有以下優(yōu)點：機械設(shè)計簡單、飛行靈活、能夠垂直起降以及安全性高。因此,在工程應(yīng)用上前景廣闊,可進行氣象數(shù)據(jù)采集、空中影像、災(zāi)害救援、智能交通、農(nóng)業(yè)噴灑等。本文的研究目的是設(shè)計制作一架用于工程實際應(yīng)用的四旋翼飛行器,分析設(shè)計了四旋翼飛行器實驗平臺的制作方案,以及對其進行數(shù)學(xué)建模并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了姿態(tài)控制系統(tǒng)。首先,進行需求分析,分析了四旋翼飛行器的機械、嵌入式軟硬件系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。其中,嵌入式系統(tǒng)設(shè)計主要討論了硬件選型和軟件系統(tǒng)程序流程的設(shè)計。對四旋翼飛行器進行數(shù)學(xué)建模分析。根據(jù)四旋翼飛行器的飛行原理以及牛頓運動方程,構(gòu)建了四旋翼飛行器的非線性動力學(xué)模型。并基于一定的假設(shè)和簡化,建立了四旋翼飛行器的線性模型,為飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。通過實驗數(shù)據(jù)擬合模型參數(shù),并且驗證模型的穩(wěn)定性與魯棒性。闡述了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航的基本原理,分析了慣性導(dǎo)航姿態(tài)解算的三種方法,采用擴展卡爾曼算法由傳感器數(shù)據(jù)獲得實時姿態(tài)角。在建模的基礎(chǔ)之上設(shè)計LQG控制器,并采用LTR技術(shù)和實驗確定二次最優(yōu)控制和卡爾曼濾波器中的參數(shù)。通過仿真和飛行實驗驗證控制器在跟蹤、保持、抗噪、魯棒等方面的性能,并與PID控制器分析比較了飛行器的動態(tài)性能。通過四旋翼飛行器的室外飛行實驗,驗證所設(shè)計的姿態(tài)控制器性能。實驗結(jié)果表明,本文設(shè)計的控制器取得了良好的控制效果,符合實際工程應(yīng)用的飛行器的基本要求,從而驗證了本文嵌入式軟硬件設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計的可行性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249
【目錄】：

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