發(fā)布時(shí)間：2017-12-19 23:34

  本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器及其控制系統(tǒng)研究　出處：《西北師范大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：四旋翼飛行器屬于多旋翼式直升機(jī),其四個(gè)旋翼呈十字或X型對(duì)稱分布。與其它普通飛行器相比,四旋翼飛行器具有機(jī)體架構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、飛行穩(wěn)定性極高等優(yōu)點(diǎn)。由于受自身性能的局限,固定翼無(wú)人機(jī)只能完成有限的飛行動(dòng)作,而四旋翼飛行器具有長(zhǎng)時(shí)間懸停、側(cè)向飛行、倒飛等優(yōu)點(diǎn),使其能夠勝任更多的飛行任務(wù)。由于四旋翼飛行器的性能優(yōu)越,它已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn),并廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)。本文對(duì)四旋翼飛行器的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析,隨后對(duì)其飛行原理進(jìn)行了理論研究,并建立四旋翼飛行器空氣動(dòng)力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,對(duì)四旋翼飛行器的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì),包括各器件的分析、選型及其電路設(shè)計(jì)。四旋翼飛行控制系統(tǒng)采用STM32F103CB微控制器負(fù)責(zé)分析處理數(shù)據(jù),使用MPU6505慣性測(cè)量單元、HMC5883L磁羅盤、MS5611氣壓計(jì)等傳感器進(jìn)行飛行信息的檢測(cè)。其次,詳細(xì)介紹了四旋翼飛行控制系統(tǒng)的軟件算法部分;飛行控制系統(tǒng)對(duì)各類傳感器采集的飛行數(shù)據(jù),進(jìn)行了四元數(shù)姿態(tài)解算,卡爾曼數(shù)據(jù)融合和PID算法控制。最后,通過(guò)仿真驗(yàn)證了其算法的有效性,并在飛行模擬器中進(jìn)行了半物理仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的四旋翼飛行器能夠較好的達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo),即在空中能夠達(dá)到穩(wěn)定的飛行狀態(tài),抗擾動(dòng)能力強(qiáng);飛行控制系統(tǒng)的算法完全實(shí)現(xiàn)了四旋翼飛行器在室內(nèi)平穩(wěn)飛行的控制要求。
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249.1;V275.1

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