本文關鍵詞：基于NI myRIO的四旋翼飛行器設計與實現

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【摘要】：四旋翼飛行器是無人機的一種,具有結構簡單、機動性強、操作靈活、可垂直起降等優(yōu)點,具有廣闊的應用價值,引起了商業(yè)和科學研究的極大興趣,獲得了越來越多的關注。由于四旋翼飛行器也是一個欠驅動強耦合的非線性系統(tǒng),實現對其平穩(wěn)飛行控制具有一定的難度。目前,四旋翼飛行器已經被廣泛的應用于航拍、實時監(jiān)控、森林防火、救援等方面。本文選取四旋翼飛行器為研究對象和平臺,借助于NI myRIO控制器及虛擬儀器技術,開展了四旋翼飛行器系統(tǒng)的設計、制作、調試和實現的探索性研究。首先,通過對四旋翼飛行器飛行原理及其整個控制系統(tǒng)功能要求的分析,制定了以NI myRIO控制器為核心的四旋翼飛行器系統(tǒng)設計方案。詳細介紹了NI myRIO控制器的架構和LabVIEW開發(fā)環(huán)境。同時也介紹了設計中使用到的其他硬件的選型,如無刷直流電機、電子調速器、姿態(tài)檢測模塊等。自主搭建了一個四旋翼飛行器實驗平臺,為本文的后續(xù)研究奠定基礎。其次,針對獲取四旋翼飛行器實時飛行姿態(tài)信息的問題,介紹了四元數和卡爾曼濾波等相關知識,設計了基于四元數的卡爾曼濾波融合算法,給出該算法的推導和工作流程,借助NI myRIO和相應的慣性導航模塊對設計的姿態(tài)融合算法在圖形化編程語言LabVIEW軟件中進行編碼實現,完成了四旋翼飛行器姿態(tài)數據的獲取和姿態(tài)曲線的顯示,驗證了算法的有效性。然后,對飛行控制系統(tǒng)進行設計。采用了雙閉環(huán)PID控制算法對四旋翼飛行器的俯仰角、滾轉角和偏航角進行控制。針對飛行高度的控制只采用PID控制算法。在LabVIEW軟件中編寫了相應控制算法的代碼實現,并利用建好的數學模型進行了姿態(tài)角和高度的控制仿真,通過仿真結果驗證控制算法的可行性。最后,將完成的代碼下載到NI myRIO中,進行實際飛行測試實驗,通過相關參數的調整,實現了四旋翼飛行器的平穩(wěn)飛行。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279

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1 宋亞平;淺談旋翼的防腐維護[J];航空維修與工程;2004年04期

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本文編號：1291634