本文關(guān)鍵詞：小型無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華南理工大學(xué)》 2013年

小型無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

孫豫川  

【摘要】：小型無人直升機(jī)因其廣闊的應(yīng)用前景，仍然是當(dāng)今世界最熱門的研究課題之一，相對來說，國外的技術(shù)較為成熟，國內(nèi)還處于研究階段。由于無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)的成本較高，其在民事應(yīng)用領(lǐng)域推廣受阻。本論文正是針對低成本的飛控系統(tǒng)展開設(shè)計，對于飛控系統(tǒng)來說，選擇較低精度的傳感器可以極大的降低成本，難點(diǎn)在于如何通過數(shù)據(jù)處理算法來彌補(bǔ)精度的缺失，實(shí)現(xiàn)小型無人直升機(jī)的高穩(wěn)定性自主飛行。 本文首先介紹所設(shè)計飛控系統(tǒng)的硬件和軟件架構(gòu)，描繪出整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，簡單講述了自主導(dǎo)航與控制的相關(guān)理論基礎(chǔ)。在介紹了本系統(tǒng)的傳感器型號及其優(yōu)缺點(diǎn)之后，是數(shù)據(jù)處理部分的重點(diǎn)——十一階擴(kuò)展KALMAN濾波算法的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，由于本系統(tǒng)采用AT91SAM7SE512作為核心處理器，，其運(yùn)算能力有限，因此需要對濾波算法進(jìn)行優(yōu)化處理。根據(jù)無人直升機(jī)各狀態(tài)量之間的內(nèi)在聯(lián)系和特點(diǎn)，我們把十一階的濾波模型拆分成五階濾波模型和六階濾波模型的子系統(tǒng)形式進(jìn)行分開運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了十一階擴(kuò)展KALMAN濾波算法在ARM7里的高效運(yùn)行，對該優(yōu)化后的濾波算法的準(zhǔn)確性進(jìn)行對比驗(yàn)證，結(jié)果表明此優(yōu)化算法是成功可行的。后面的數(shù)據(jù)處理章節(jié)是在KALMAN濾波的基礎(chǔ)之上，綜合考慮直升機(jī)的9個狀態(tài)量，調(diào)試出最佳的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和KALMAN濾波參數(shù)，最終使各通道的數(shù)據(jù)精度均能達(dá)到控制要求。其中，高度項通道的位置和速度數(shù)據(jù)的處理方法是本文的重點(diǎn)，本文的第四章以此展開。 在完成數(shù)據(jù)處理之后，我們進(jìn)行了串級雙閉環(huán)PID控制器設(shè)計，在PID控制器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了無人直升機(jī)的自主飛行，并且解決了高速前飛時高度項通道的不穩(wěn)定問題。由于PID控制器的參數(shù)調(diào)節(jié)工作較為繁瑣、成本較高，在本文的最后進(jìn)行了LQR控制器的設(shè)計�；趯�(shí)驗(yàn)室已有的無人直升機(jī)非線性數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行此數(shù)學(xué)模型的參數(shù)辨識工作，得到了直升機(jī)內(nèi)環(huán)姿態(tài)通道的傳遞函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)環(huán)通道的LQR控制器設(shè)計。本文的最后，對所設(shè)計的LQR控制器進(jìn)行基于Autopilot的仿真驗(yàn)證和戶外試飛懸停驗(yàn)證，結(jié)果表明此設(shè)計符合要求。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：V249;V275.1
【目錄】：

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫豫川;小型無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2013年

2 郎哲彥;基于模態(tài)切換的無人直升機(jī)雙回路魯棒控制器的研究[D];天津大學(xué);2012年

3 禹科;小型無人直升機(jī)自主起降控制策略研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 任倩倩;無人直升機(jī)建模與控制方法研究[D];大連理工大學(xué);2010年

5 劉培強(qiáng);小型無人直升機(jī)飛行控制軟件及仿真系統(tǒng)的開發(fā)[D];南京航空航天大學(xué);2010年

6 云昭潔;小型無人直升機(jī)飛行控制與任務(wù)調(diào)度[D];浙江大學(xué);2012年

7 陳東旭;無人直升機(jī)電源管理與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];華南理工大學(xué);2011年

8 陳惠智;小型無人直升機(jī)建模及控制系統(tǒng)設(shè)計[D];南京理工大學(xué);2012年

9 馬研清;小型無人直升機(jī)建模及控制問題研究[D];黑龍江大學(xué);2013年

10 楊青運(yùn);基于視覺的無人直升機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：小型無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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