現(xiàn)如今無(wú)人機(jī)涉及到的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,不管在民用領(lǐng)域還是在軍用領(lǐng)域都發(fā)揮了巨大的作用,四旋翼飛行器在民用領(lǐng)域的應(yīng)用尤為廣泛。四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輕便,能夠?qū)ΚM窄環(huán)境進(jìn)行巡航。本文利用這一特點(diǎn),將四旋翼飛行器應(yīng)用到了社區(qū)巡更當(dāng)中,通過(guò)對(duì)飛行器遠(yuǎn)程控制,獲取社區(qū)的實(shí)時(shí)圖像和視頻。本文首先對(duì)四旋翼飛行器的飛行姿態(tài)進(jìn)行分析,通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化來(lái)完成飛行器的空中姿態(tài)變化。對(duì)四旋翼飛行器的飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析,建立了數(shù)學(xué)模型,為PID控制和代碼編寫提供了理論基礎(chǔ)。其次,對(duì)飛行器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),選擇STM32芯片作為飛行器飛控系統(tǒng)的微處理器,將飛控板分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、升壓模塊、穩(wěn)壓模塊、無(wú)線通信模塊、時(shí)鐘模塊、MPU6050模塊六個(gè)模塊,對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行了電路設(shè)計(jì),通過(guò)相應(yīng)的軟件畫出飛行器的PCB,并對(duì)其進(jìn)行了組裝和后期焊接。硬件設(shè)計(jì)完畢后,根據(jù)數(shù)學(xué)模型和PID控制相關(guān)算法進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和代碼編寫,主要核心代碼為兩部分,第一部分為數(shù)據(jù)采集和通信,主要通過(guò)MPU6050模塊來(lái)實(shí)現(xiàn),應(yīng)用寄存器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù),模擬I~2C協(xié)議來(lái)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸;第二部分是誤差處理,主要通過(guò)四元數(shù)算法來(lái)實(shí)現(xiàn),將收集的數(shù)據(jù)通過(guò)四元數(shù)算法進(jìn)行誤差處理,最后輸出正確的姿態(tài)角。此外,為了將四旋翼飛行器應(yīng)用于社區(qū)巡更過(guò)程中去,對(duì)社區(qū)巡更路徑進(jìn)行了規(guī)劃。選擇牛耕法作為社區(qū)環(huán)境全覆蓋算法,提出了一種新的社區(qū)分塊策略,將社區(qū)環(huán)境劃分為許多小區(qū)域,在每個(gè)區(qū)域中運(yùn)用牛耕法進(jìn)行全覆蓋,在運(yùn)用牛耕法的過(guò)程中做到了揚(yáng)長(zhǎng)避短,最終實(shí)現(xiàn)了整個(gè)社區(qū)環(huán)境的全覆蓋。最后,選擇合適的視頻傳輸系統(tǒng),四旋翼飛行器搭載高清相機(jī),對(duì)社區(qū)環(huán)境進(jìn)行拍攝,通過(guò)圖傳模塊傳輸?shù)绞謾C(jī)或者筆記本電腦,高清相機(jī)自帶WIFI功能,手機(jī)或筆記本電腦可以通過(guò)WIFI與高清相機(jī)連接,獲得數(shù)據(jù);同時(shí),通過(guò)飛行器搭載PM2.5檢測(cè)模塊,對(duì)實(shí)驗(yàn)地區(qū)的環(huán)境進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和分析。
【學(xué)位單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V19;TP277
【部分圖文】：

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀無(wú)人機(jī)發(fā)展起步較早，布雷蓋于 20 世紀(jì)處建造了第一架四旋人駕駛飛機(jī)的十字形機(jī)身的四角上安裝了四個(gè)超過(guò) 8 米的螺電機(jī)轉(zhuǎn)速相同，兩條不同軸上的電機(jī)轉(zhuǎn)速相反[2]。飛機(jī)駕駛置，由于設(shè)備比較單一，而導(dǎo)致飛行器的飛行并不理想。 1 月，美國(guó)的空軍與無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)愛(ài)好者簽訂合同共同建造垂過(guò)研究設(shè)計(jì)，擁有 6 個(gè)螺旋槳，重達(dá) 1700kg 的 X 型四旋翼架末端的 6 個(gè)機(jī)翼提供飛行動(dòng)力。于次年秋季試飛，但是飛有完成實(shí)際目標(biāo)，但是卻為后來(lái)的設(shè)計(jì)者們提供了寶貴的經(jīng)行器如圖 1-1 所示。

6 個(gè)機(jī)翼提供飛行動(dòng)力。于次年秋季試飛際目標(biāo)，但是卻為后來(lái)的設(shè)計(jì)者們提供了 1-1 所示。圖 1-1 原始四旋翼機(jī)研發(fā)水平最高的國(guó)家之一，21 世紀(jì)初，機(jī)，通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)是全球領(lǐng)先，其“全球鷹”、“捕食者”現(xiàn)。

展開(kāi)始于上個(gè)世紀(jì)七十年代，剛開(kāi)始時(shí)技通過(guò)研發(fā)高空無(wú)人機(jī)進(jìn)行軍事偵察和精確，我國(guó)的無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)經(jīng)邁入了世界前列，成為打擊敵人的一把利劍。將無(wú)人機(jī)應(yīng)用在民用方面，例如執(zhí)行污染監(jiān)控、地理門，同時(shí)其用途也更加廣泛，我國(guó)目前大服務(wù)，我國(guó)無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)量在 2014 年達(dá)到大疆公司生產(chǎn)的四旋翼飛行器已經(jīng)非常成熟，大疆公司從最早的商用飛行控制系統(tǒng)起控系統(tǒng)、多旋翼飛控系統(tǒng)、筋斗云系列專 Phantom、Ronin 三軸手持云臺(tái)系統(tǒng)等產(chǎn)品全球同行業(yè)中領(lǐng)軍企業(yè)，DJI 以“飛行影空中照相機(jī)方案，帶給人類全新的飛行感巡邏、環(huán)境監(jiān)測(cè)等任務(wù)。
【參考文獻(xiàn)】

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1 郝蕓;楊奇;佟皓萌;;基于STM32的四軸飛行器設(shè)計(jì)[J];電子測(cè)試;2015年18期

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3 張鐳;李浩;;四旋翼飛行器模糊PID姿態(tài)控制[J];計(jì)算機(jī)仿真;2014年08期

4 周利坤;李悅;;油罐清洗機(jī)器人全覆蓋遍歷路徑規(guī)劃方法[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2014年07期

5 陳志興;劉宇;宋娟;;電力巡線用四旋翼飛行器軟硬件設(shè)計(jì)[J];科技視界;2014年12期

6 胡彬彬;張瑋;;單片機(jī)無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2014年04期

7 楊永杰;張?jiān)?楊賽程;張小美;;一種PM2.5檢測(cè)傳感器設(shè)計(jì)[J];傳感器與微系統(tǒng);2014年03期

8 張廣玉;張洪濤;李隆球;王林;;四旋翼微型飛行器設(shè)計(jì)[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

9 江杰;魏然;;飛行器飛行工況視頻監(jiān)測(cè)及圖像處理[J];硅谷;2012年05期

10 王天永;張志海;;淺談自動(dòng)控制中的PID[J];純堿工業(yè);2010年01期

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2 劉俊杰;四旋翼無(wú)人飛行器的穩(wěn)定跟蹤控制研究[D];天津理工大學(xué);2017年

3 劉同其;四旋翼飛行器非線性容錯(cuò)控制方法研究[D];燕山大學(xué);2016年

4 鄧燕;智能除草機(jī)器人的路徑規(guī)劃的研究[D];青島大學(xué);2015年

5 何瑜;四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其姿態(tài)解算和控制算法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

6 周慧;四旋翼飛行器及其控制系統(tǒng)研究[D];西北師范大學(xué);2015年

7 田聰玲;基于反步法的四旋翼飛行器非線性控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

8 吳大勇;基于LM4F120的四旋翼飛行控制器的研究[D];太原理工大學(xué);2014年

9 譚廣超;四旋翼飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2013年

10 王福超;四旋翼無(wú)人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2872747