本文關(guān)鍵詞：基于NI myRIO的四旋翼飛行器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：四旋翼飛行器是無(wú)人機(jī)的一種,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作靈活、可垂直起降等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值,引起了商業(yè)和科學(xué)研究的極大興趣,獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。由于四旋翼飛行器也是一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jīng)被廣泛的應(yīng)用于航拍、實(shí)時(shí)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(duì)象和平臺(tái),借助于NI myRIO控制器及虛擬儀器技術(shù),開(kāi)展了四旋翼飛行器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和實(shí)現(xiàn)的探索性研究。首先,通過(guò)對(duì)四旋翼飛行器飛行原理及其整個(gè)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(shè)計(jì)方案。詳細(xì)介紹了NI myRIO控制器的架構(gòu)和LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境。同時(shí)也介紹了設(shè)計(jì)中使用到的其他硬件的選型,如無(wú)刷直流電機(jī)、電子調(diào)速器、姿態(tài)檢測(cè)模塊等。自主搭建了一個(gè)四旋翼飛行器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),為本文的后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。其次,針對(duì)獲取四旋翼飛行器實(shí)時(shí)飛行姿態(tài)信息的問(wèn)題,介紹了四元數(shù)和卡爾曼濾波等相關(guān)知識(shí),設(shè)計(jì)了基于四元數(shù)的卡爾曼濾波融合算法,給出該算法的推導(dǎo)和工作流程,借助NI myRIO和相應(yīng)的慣性導(dǎo)航模塊對(duì)設(shè)計(jì)的姿態(tài)融合算法在圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW軟件中進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn),完成了四旋翼飛行器姿態(tài)數(shù)據(jù)的獲取和姿態(tài)曲線的顯示,驗(yàn)證了算法的有效性。然后,對(duì)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用了雙閉環(huán)PID控制算法對(duì)四旋翼飛行器的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角和偏航角進(jìn)行控制。針對(duì)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(yīng)控制算法的代碼實(shí)現(xiàn),并利用建好的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了姿態(tài)角和高度的控制仿真,通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證控制算法的可行性。最后,將完成的代碼下載到NI myRIO中,進(jìn)行實(shí)際飛行測(cè)試實(shí)驗(yàn),通過(guò)相關(guān)參數(shù)的調(diào)整,實(shí)現(xiàn)了四旋翼飛行器的平穩(wěn)飛行。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V279

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(hào)：1291634