本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器的控制設(shè)計(jì)和硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)平臺開發(fā)

  更多相關(guān)文章： 硬件在環(huán) 實(shí)驗(yàn)平臺 四旋翼 PID

【摘要】：隨著嵌入式控制器、微電機(jī)、微傳感器的發(fā)展和新型材料的不斷出現(xiàn),四旋翼飛行器受到了越來越多的研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。近年來四旋翼飛行器在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域的應(yīng)用不斷的擴(kuò)展,四旋翼飛行器的設(shè)計(jì)、控制取得了快速的進(jìn)步。本文對其特性進(jìn)行了分析,并推導(dǎo)建立了四旋翼飛行器的動力學(xué)模型。采用四元數(shù)姿態(tài)解算法和串級PID控制方法完成了四旋翼飛行器的姿態(tài)估計(jì)和控制程序設(shè)計(jì)。搭建了四旋翼飛行器的硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)平臺,利用APM飛控,對實(shí)驗(yàn)平臺的性能和可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。本文研究的主要內(nèi)容和成果包括:(1)四旋翼飛行器動力學(xué)模型的建立:首先,根據(jù)四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析了其飛行控制的原理;在此基礎(chǔ)上,合理的簡化了四旋翼飛行器的受力情況,根據(jù)牛頓-歐拉方程建立其非線性動力學(xué)方程,并在近懸停假設(shè)條件下簡化得到系統(tǒng)的線性動力學(xué)方程。(2)四旋翼飛行器硬件搭建:根據(jù)四旋翼飛行器的控制要求和尺寸設(shè)計(jì)要求,合理的選擇了飛行控制器所需要的電子元器件。并根據(jù)輕量化的要求完成了機(jī)架設(shè)計(jì)與材料選型以及動力系統(tǒng)的選擇。通過實(shí)際測試驗(yàn)證了機(jī)架材料的可靠性和飛行控制器的可行性。(3)完成了基于PID算法的控制程序:集成飛行控制器的各個功能模塊,設(shè)計(jì)完成了飛行器的整體控制程序。根據(jù)四旋翼飛行器的實(shí)際控制飛行要求,并考慮到操作者等的安全因素,設(shè)計(jì)了基于PID控制的四旋翼飛行姿態(tài)控制器。測試結(jié)果表明,控制律能夠?qū)崿F(xiàn)四旋翼飛行器的基本控制。(4)完成四旋翼飛行器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì):利用Vicon運(yùn)動捕捉系統(tǒng)和Matlab/Simulink軟件搭建了四旋翼飛行器的硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)平臺。實(shí)現(xiàn)了Matlab/Simulink上位機(jī)程序?qū)λ男盹w行器的實(shí)時命令控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)平臺的可行性和可靠性。四旋翼飛行器硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)平臺能夠減少控制算法的開發(fā)、調(diào)試時間,有效的驗(yàn)證控制算法的有效性和實(shí)際效果。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V216.8;V249.1

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋亞平;淺談旋翼的防腐維護(hù)[J];航空維修與工程;2004年04期

2 _5^懔，

本文編號：1177849