發(fā)布時(shí)間：2020-04-20 11:46

【摘要】：多旋翼無(wú)人機(jī)在民事領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,發(fā)揮著極其重要的作用,已經(jīng)具備垂直起降、定點(diǎn)懸停以及自主規(guī)劃航路等智能功能。多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)準(zhǔn)確檢測(cè)是進(jìn)行精確控制的前提,也決定著多旋翼飛行器完成任務(wù)的質(zhì)量。多個(gè)傳感器獨(dú)立檢測(cè)進(jìn)行位姿校正的精度較差,特別是在復(fù)雜環(huán)境下,檢測(cè)誤差很大,檢測(cè)結(jié)果無(wú)法使用,提高無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)的檢測(cè)精度對(duì)于無(wú)人機(jī)的精確控制尤為重要。多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是一種經(jīng)典的具有多變量、欠驅(qū)動(dòng)、時(shí)變等相關(guān)特性,且具有強(qiáng)耦合、高魯棒性等一些特點(diǎn)。伴隨著無(wú)人機(jī)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,對(duì)無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的飛行也提出了非常嚴(yán)格的要求,因此,提高對(duì)無(wú)人機(jī)控制精度具有著重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。本文基于MEMS傳感器對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,主要研究工作如下:1、進(jìn)行飛行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建,為航行姿態(tài)測(cè)量和飛行控制的研究提供了基礎(chǔ)。針對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)MEMS傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與校準(zhǔn)方法研究,實(shí)時(shí)采集各傳感器數(shù)據(jù),分析無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集原理,實(shí)現(xiàn)了信息的采集與分析。2、進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模,通過(guò)定義飛行器坐標(biāo)系,使用歐拉角的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)表示方向余弦矩陣,通過(guò)引入四元數(shù)解決了歐拉角的萬(wàn)向鎖問(wèn)題,對(duì)濾波算法進(jìn)行分析,利用DMP進(jìn)行姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取并解算出無(wú)人機(jī)載體的姿態(tài)、位置、速率信息。3、分析比對(duì)PID經(jīng)典控制器與模糊自適應(yīng)PID控制算法,得出模糊自適應(yīng)PID控制算法微分部分易受到噪聲擾動(dòng),所以對(duì)微分部分進(jìn)行優(yōu)化加入一階濾波器后進(jìn)行MATLAB仿真。然后設(shè)計(jì)串級(jí)PID無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng),完成姿態(tài)控制的實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)。4、完成室內(nèi)懸停飛行實(shí)驗(yàn)和室外懸停飛行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該多旋翼無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)控制精度顯著提高,對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)飛行控制技術(shù)的深入研究和發(fā)展,在推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和加強(qiáng)國(guó)防建設(shè)等方面,具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
【圖文】：

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建與 MEMS 傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建翼無(wú)人機(jī)主要有機(jī)體、控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)以及外部掛載設(shè)備組成。由較廣，導(dǎo)致其在結(jié)構(gòu)上會(huì)有一定的差異。本節(jié)以研究目的出發(fā)，對(duì)無(wú)人進(jìn)行介紹。翼無(wú)人機(jī)主體翼無(wú)人機(jī)機(jī)體主要有機(jī)架和起落架構(gòu)成。如圖 2-1 為 S500 碳纖維機(jī)架

圖 2-2 地面控制終端飛行控制器為無(wú)人機(jī)的核心控制單元，主要負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)計(jì)算與控制，并可以相應(yīng)的外設(shè)搭配起來(lái)使用，，完成特定的功能。飛行控制系統(tǒng)為本文主要研究?jī)?nèi)容，后續(xù)對(duì)其進(jìn)行細(xì)致分析研究[26]。2.1.3 動(dòng)力系統(tǒng)（1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)包括電機(jī)、電子調(diào)速器、螺旋槳。本實(shí)驗(yàn)方案選大疆創(chuàng)新 E3動(dòng)力套裝并選擇與之搭配的 DJI9450 碳纖螺旋槳[47]。DJIE305 多旋翼動(dòng)力系統(tǒng)為軸距 33350mm 的多旋翼飛行器量身設(shè)計(jì)。從方波驅(qū)動(dòng)到正弦驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的革命性創(chuàng)新，為飛行臺(tái)提供前所未有的效率、機(jī)動(dòng)性和穩(wěn)定性，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖 2-3。
【學(xué)位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;V249.1

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本文編號(hào)：2634507