【摘要】：四旋翼飛行器因其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),靈活的飛行動作,被廣泛應(yīng)用在航拍攝影、精確農(nóng)業(yè)、電力巡檢、快遞運輸及地形勘探等任務(wù)中。但是四旋翼飛行器進(jìn)入山洞或樹林等狹小空間內(nèi)進(jìn)行低空飛行勘探任務(wù)時,周圍環(huán)境中存在許多不確定的障礙物,而且這些狹小空間的形狀不規(guī)則,控制人員的操作稍有差錯,便會使飛行器與空間內(nèi)的障礙物發(fā)生碰撞,致使飛行器在狹小空間內(nèi)的操作難度增加。為了降低四旋翼飛行器在狹小空間內(nèi)的飛行難度,本文對四旋翼飛行器在狹小空間內(nèi)的避障問題進(jìn)行了系統(tǒng)分析,設(shè)計了四旋翼飛行器低空飛行避障系統(tǒng)。鑒于四旋翼飛行器在狹小空間內(nèi)低空飛行難度較大的問題,通過在四旋翼飛行器的各個軸臂上安裝紅外測距傳感器,并根據(jù)不同的障礙物情況設(shè)計了飛行器避障算法設(shè)計,實現(xiàn)了四旋翼飛行器在狹小空間內(nèi)低空飛行時自動避障的目的。并且在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了差分進(jìn)化算法改進(jìn)飛行器的姿態(tài)控制,進(jìn)一步提高了四旋翼飛行器的自動避障的靈敏度,使飛行器能夠更加快速、穩(wěn)定地響應(yīng)避障算法。此外,為了提高飛行器的穩(wěn)定性,在飛行器機(jī)身上設(shè)計了陀螺儀和加速度計硬件模塊,來測量飛行器飛行時所在空間坐標(biāo)系中的加速度和角加速度,并根據(jù)所測數(shù)據(jù)的誤差干擾特性,設(shè)計了卡爾曼濾波算法對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,從而提高了飛行器避障系統(tǒng)的穩(wěn)定性,到達(dá)了低空飛行時快速、穩(wěn)定的自動避障效果。最后通過MATLAB仿真工具對本文的飛行器自動避障算法進(jìn)行仿真實驗驗證,結(jié)果顯示該算法能夠使飛行器在狹小空間內(nèi)快速,穩(wěn)定地實現(xiàn)避障。并且可以在飛行器上搭載微型攝像頭等模塊,來實現(xiàn)對狹小空間內(nèi)的航拍攝影、地形勘探等工作。
【圖文】：

哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文，可將輸出電壓穩(wěn)定在 3.3V。所以該芯片可以持續(xù)不斷地給其他的電源輸出[33]。如下圖 2-4 所示，電路的輸出需要一個22uF 電容，以此來確保電路輸出的穩(wěn)定性。而在芯片的輸出端和調(diào)節(jié)端間 R1，這樣使得一個恒定的電流流過 R1，然后通過 R2 下降，，從而電壓[34]。

哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文度，因此球與圓盤邊緣的交點不是 A 點而是某點 A’。在圓盤上 A 點的人看來，初始時刻 O 處的人確實是朝著自己的方向把球拋出的，可實際上由于 B 具有順時針的初速度，所以在他看來球的軌跡向左偏離了直線 OA 成為曲線 OA’。在A 看來，球就好像受到了側(cè)向的力一樣，這個力就是科里奧利力。因此 MEMS陀螺儀能夠得到物體的角速度的變化就是通過科里奧利力的測量得到的[38]。MPU6050 傳感器是一個多融合的傳感器，被稱為九軸運動處理傳感器。該傳感器包含了一個三軸 MEMS 陀螺儀和一個三軸的 MEMS 的加速度計，并且該傳感器還包含了一個可拓展的數(shù)字運動處理器[39]。其中數(shù)字運動處理器可以采用2I C 接口連接外部的數(shù)字傳感器。通過2I C 接口可以將拓展的傳感器信號輸出[40]。其結(jié)構(gòu)框圖如下圖 2-6 所示：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V249

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3 劉Z謨

本文編號：2595990