本文關(guān)鍵詞：小型四旋翼低空無人飛行器綜合設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四旋翼無人飛行器是一種結(jié)構(gòu)緊湊、飛行方式獨(dú)特的垂直起降式飛行器,因其起飛降落所依賴空間小,及姿態(tài)保持能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在軍事和民用多個(gè)領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。 本課題來源于溫州市科技計(jì)劃項(xiàng)目,意在研制出一架小型四旋翼低空無人飛行器樣機(jī)。課題主要通過利用PID控制方法及無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù),初步研究和設(shè)計(jì)四旋翼無人飛行器的整體結(jié)構(gòu)與飛行控制系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)之上,搭載通信模塊,研制出的樣機(jī)不僅能實(shí)現(xiàn)四旋翼飛行器的各種飛行動(dòng)作,還可進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。 本文首先分析四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,并結(jié)合相關(guān)飛行參數(shù),對(duì)飛行器樣機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,構(gòu)造了飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)及位置運(yùn)動(dòng)共六個(gè)通道的傳遞函數(shù),并引入四個(gè)控制量,將模型分解成獨(dú)立的控制通道。采用PID控制方法,對(duì)飛行器懸停狀態(tài)下姿態(tài)和位置控制律,進(jìn)行仿真,驗(yàn)證控制方案的可行性。 進(jìn)而對(duì)樣機(jī)進(jìn)行整體設(shè)計(jì),包括機(jī)身總體設(shè)計(jì)、能源與動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)及起落架設(shè)計(jì)。為確定升力裝置的選型,設(shè)計(jì)了旋翼拉力測(cè)試平臺(tái),通過多次試驗(yàn),得出電機(jī)／旋翼的最佳工作區(qū)間。重點(diǎn)設(shè)計(jì)飛行器的硬件電路部分,包括飛行控制器、電機(jī)調(diào)速模塊、RS232通信模塊和視頻監(jiān)控模塊；飛行控制器基于ATmega644的微處理器,融合了三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、氣壓高度計(jì),用來獲取飛行器的航姿信息,并進(jìn)行實(shí)時(shí)解算；視頻監(jiān)控模塊采用機(jī)載無線圖傳的方式,地面接收設(shè)備實(shí)時(shí)顯示其監(jiān)控畫面。 本文軟件分為算法實(shí)現(xiàn)及上位機(jī)界面部分。算法采用C語言進(jìn)行編寫,實(shí)現(xiàn)PID控制功能、PWM電機(jī)調(diào)速及傳感器數(shù)據(jù)校正；上位機(jī)軟件通過串口對(duì)飛行器各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,模擬飛行器當(dāng)前的三維狀態(tài),并可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的航點(diǎn)設(shè)置。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼 無人飛行器 飛行控制器 PID控制 PWM電機(jī)調(diào)速
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：V279
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容15-17
• 第2章 四旋翼無人飛行器總體設(shè)計(jì)17-25
• 2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)17
• 2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)17-18
• 2.3 任務(wù)分解18-25
• 2.3.1 機(jī)體設(shè)計(jì)18-22
• 2.3.2 建立數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.3.3 飛行控制器設(shè)計(jì)23
• 2.3.4 導(dǎo)航與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-25
• 第3章 四旋翼無人飛行器工作原理及建模25-39
• 3.1 工作原理25-27
• 3.2 數(shù)學(xué)模型27-34
• 3.2.1 坐標(biāo)系選擇及轉(zhuǎn)換28-31
• 3.2.2 動(dòng)力學(xué)方程的建立31-34
• 3.3 PID控制方法34-39
• 3.3.1 控制律34
• 3.3.2 仿真結(jié)果與分析34-39
• 第4章 硬件電路設(shè)計(jì)39-55
• 4.139-42
• 4.1.1 主控制器39
• 4.1.2 主控芯片39-41
• 4.1.3 供電電路41-42
• 4.2 RS232-USB通信接口42-43
• 4.3 電機(jī)控制模塊43-48
• 4.3.1 反電勢(shì)過零檢測(cè)電路44-45
• 4.3.2 三相全橋驅(qū)動(dòng)電路45-46
• 4.3.3 電流電壓檢測(cè)電路46-47
• 4.3.4 電機(jī)隔離電路47-48
• 4.4 傳感器模塊48-52
• 4.4.1 AHRS模塊48-50
• 4.4.2 高度傳感器50-51
• 4.4.3 導(dǎo)航與通信模塊51-52
• 4.5 硬件制作52-55
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)55-71
• 5.1 導(dǎo)航算法55-57
• 5.1.1 電子羅盤工作原理55-56
• 5.1.2 導(dǎo)航計(jì)算56-57
• 5.2 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)57-60
• 5.2.1 電機(jī)啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)58
• 5.2.2 電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)58-60
• 5.2.3 電機(jī)保護(hù)程序設(shè)計(jì)60
• 5.3 航姿數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)60-66
• 5.3.1 數(shù)據(jù)采集60-62
• 5.3.2 數(shù)據(jù)融合62-66
• 5.4 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)66-71
• 5.4.1 C#開發(fā)工具介紹66-67
• 5.4.2 界面設(shè)計(jì)67-71
• 第6章 系統(tǒng)測(cè)試與分析71-77
• 6.1 飛行器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)71
• 6.2 參數(shù)微調(diào)及飛行測(cè)試71-74
• 6.2.1 參數(shù)微調(diào)71-72
• 6.2.2 飛行測(cè)試72-73
• 6.2.3 機(jī)載相機(jī)測(cè)試73-74
• 6.3 自主飛行測(cè)試74-76
• 6.4 本章小結(jié)76-77
• 第7章 總結(jié)與展望77-79
• 7.1 論文總結(jié)77-78
• 7.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 科研成果83-84
• 附錄84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：288384