本文選題：捷聯(lián)慣性導(dǎo)航　切入點(diǎn)：四元數(shù)　出處：《西安電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來無人駕駛飛行器(UAV)無論在技術(shù)進(jìn)步還是市場(chǎng)開拓方面,都有了飛速的發(fā)展。本文圍繞某款小型油動(dòng)直升機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)問題展開研究。論文直升機(jī)選擇的是一款90級(jí)汽油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī),多組舵機(jī)均采用先進(jìn)的數(shù)字大扭力舵機(jī)模塊以增強(qiáng)控制的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性;起落架及部分結(jié)構(gòu)部件在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了必要的較調(diào)和改進(jìn)以增強(qiáng)承重部件的穩(wěn)鍵性;在原有系統(tǒng)電路板基礎(chǔ)上增加新的傳感器以提高飛控的精準(zhǔn)性。特別是對(duì)自動(dòng)駕駛儀進(jìn)行了大范圍的系統(tǒng)改造,對(duì)電路框架和軟件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)性的改造,增加了新的數(shù)據(jù)輸入來源;對(duì)地面站系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)以及飛控系統(tǒng)各部件之間的通信協(xié)議進(jìn)行了新的編排和測(cè)試,使得整電控系統(tǒng)更加趨于完善。為了將飛行過程的姿態(tài)數(shù)據(jù)和其他必要數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地回傳到地面以便后臺(tái)分析,新增加了基于Zigbee技術(shù)的輸傳電臺(tái)及相應(yīng)的接口,兼顧了巨量數(shù)據(jù)傳送與實(shí)時(shí)性之間的矛盾,為進(jìn)一步完善軟硬系統(tǒng)提供平臺(tái)。飛行姿態(tài)的解算算法是整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要的組成部分。姿態(tài)解算模塊的硬件電路設(shè)計(jì)、各個(gè)傳感器與雙CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、姿態(tài)解算處理流程及算法軟件編制的設(shè)計(jì)是本文研究的核心問題。新的傳感器采用的是微機(jī)械(MEMS)器件,它與CPU之間采用的是I2C協(xié)議進(jìn)行通信,繼承了其他傳感芯片與CPU的協(xié)議方式,使得板卡改造任務(wù)簡(jiǎn)單而務(wù)實(shí)。本文研究并采用了四元數(shù)法進(jìn)行姿態(tài)的更新,使用四階龍格-庫塔法進(jìn)行姿態(tài)矩陣的更新計(jì)算,解算精度和解算速度達(dá)到了預(yù)期的效果。
[Abstract]:In recent years, unmanned aerial vehicles (UAVs) have developed both in technology and in market development. This paper focuses on the development of software and hardware of an automatic control system for a small oil helicopter. The helicopter selected in this paper is a 90-stage gasoline engine. Many groups of steering gear adopt advanced digital large torsion steering gear module to enhance the accuracy and real time of control, landing gear and some structural parts are improved in order to enhance the stability of load-bearing parts. In order to improve the accuracy of flight control, a new sensor is added to the circuit board of the original system. In particular, the autopilot has been reformed in a wide range of systems, and the circuit framework and software have been reconstructed structurally. New data input sources have been added; communication protocols between ground station systems and flight control systems, as well as components of flight control systems, have been newly choreographed and tested. In order to transmit the attitude data and other necessary data to the ground in real time for background analysis, a new transmission station and corresponding interface based on Zigbee technology are added. Taking into account the contradiction between huge amount of data transmission and real-time, this paper provides a platform for further improving the soft and hard system. The flight attitude calculation method is an important part of the whole automatic control system, and the hardware circuit design of the attitude calculation module is presented. The data transmission protocol between each sensor and the dual CPU, the design of the attitude resolution process and the design of the algorithm software are the core problems in this paper. I2C protocol is used to communicate with CPU, which inherits the protocol between other sensor chips and CPU, which makes the task of board reform simple and practical. In this paper, the quaternion method is used to update the posture. The fourth order Runge-Kutta method is used to calculate the attitude matrix.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V279;V249.1

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本文編號(hào)：1600055