小型固定翼無人機(jī)是一種靈巧輕便、成本低廉、安全易用的飛行器,在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用價值。隨著小型無人機(jī)飛控任務(wù)的日趨復(fù)雜,傳統(tǒng)低性能飛行控制系統(tǒng)和“裸機(jī)”開發(fā)方法已不能滿足需要。本文提出一種基于ARM-Linux架構(gòu)的飛行控制系統(tǒng)的嵌入式設(shè)計方法,研究基于嵌入式操作系統(tǒng)的多任務(wù)飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。首先,分析了飛行控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,對現(xiàn)有的硬件方案和嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)研,確定了以ARM-Linux架構(gòu)為基礎(chǔ)的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計方案。根據(jù)飛行控制系統(tǒng)功能要求以及軟硬件設(shè)計需求,設(shè)計了飛行控制系統(tǒng)的總體方案,包括系統(tǒng)硬件平臺和軟件設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計流程。為了實現(xiàn)飛行控制系統(tǒng)的功能需求,設(shè)計了基于高性能低功耗嵌入式處理器ARM Cortex-A9芯片IMX6Q的嵌入式飛行控制系統(tǒng)的硬件平臺,其中包括飛控計算機(jī)、電源管理模塊、PWM輔助模塊、傳感器模塊、外部接口模塊和其他外圍模塊。在搭建的硬件設(shè)計平臺上,完成了嵌入式Linux操作系統(tǒng)的移植,并基于嵌入式Linux設(shè)計了多任務(wù)調(diào)度的飛行控制軟件,包括對飛行控制系統(tǒng)軟件的任務(wù)劃分與優(yōu)先級設(shè)計,根據(jù)多進(jìn)程多線... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＡＰ５０和ＭＰ２０２８飛行控制系統(tǒng)??

?碩士學(xué)位論文??型號，目前包括ｉＦＬＹ４０?（圖１．２所示），ｉＦＬＹ５０，?ｉＦＬＹ８０等。系統(tǒng)由導(dǎo)航，飛行控制模??塊、舵機(jī)拓展板、用戶模式拓展板等構(gòu)成，相互之間通過ＣＡＮ總線進(jìn)行通信，采用３ＣＵＰ??架構(gòu)設(shè)計，內(nèi)置ＭＩＭＵ、數(shù)字羅盤、高度計、ＧＰＳ模塊、空速計等傳感器。工作時，通??過捷聯(lián)慣導(dǎo)算法實現(xiàn)姿態(tài)解算，采用ＰＩＤ控制律實現(xiàn)姿態(tài)和導(dǎo)航的精確控制。??圖１．２北航ｉＦＬＹ４０系統(tǒng)??ＭＧＮＣ－３同樣也是北航的一款小型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)［２（）］。ＭＧＮＣ－３整體尺寸為??１８０Ｘ７０Ｘ５３ｍｍ，質(zhì)量為２５０ｇ，內(nèi)部集成了?３片ＡＲＭ９微處理器，單片ＣＰＵ的運(yùn)算速??度達(dá)２００ＭＩＰＳ。此外還集成了?ＩＭＵ、ＧＰＳ模塊、磁羅盤和氣壓傳感器，具備高性能、低??功耗的特點(diǎn)，其功耗為３．５Ｗ。采用高效的捷聯(lián)算法和Ｋａｌｍａｎ濾波算法，能提供高精度??的姿態(tài)和航向數(shù)據(jù)。??除此之外，還有深圳大疆創(chuàng)新公司開發(fā)的Ａ２飛行控制器，以及北京零度智控公司??開發(fā)的ＧＥＭＩＮＩ?（雙余度）飛行控制系統(tǒng)。這兩者都是針對多旋翼無人機(jī)而開發(fā)的商業(yè)??飛行控制系統(tǒng)。值得一提的是

圖２．１?Ｅｘｔｒａ－３００型無人機(jī)結(jié)構(gòu)圖??小型無人機(jī)主要由機(jī)身、控制舵和動力裝置（螺旋槳）組成。機(jī)艙位于機(jī)身內(nèi)部裝載飛行控制系統(tǒng)和任務(wù)裝置；控制舵包括升降舵（水平尾翼）、左右副翼和方其中左右副翼由兩個舵機(jī)控制，做同幅度反方向的擺動，而其他舵面單獨(dú)由舵機(jī)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ARM的嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 崔惠婷,陳蔚芳.  機(jī)械與電子. 2016(09)
[2]旋翼飛行機(jī)器人研究進(jìn)展[J]. 譚建豪,王耀南,王媛媛,張藝巍,王楚,陳謝沅澧.  控制理論與應(yīng)用. 2015(10)
[3]基于MS5611的小型無人機(jī)高度檢測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 潘銀松,劉天剛,馬澤忠,劉智華.  電子測量技術(shù). 2015(07)
[4]一種新空速概念及計算方法[J]. 王許琳,趙忠.  測控技術(shù). 2015(06)
[5]全球鷹無人機(jī)的升級及試驗情況[J]. 陳晶,許軍,吳微露,毛毅.  飛航導(dǎo)彈. 2015(05)
[6]微型飛行器空速計的設(shè)計與制作[J]. 王熙,何燕玲,汪艷,黎恒.  電子制作. 2015(01)
[7]當(dāng)前嵌入式LINUX分析與應(yīng)用[J]. 徐斌.  電子制作. 2015(02)
[8]小型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)硬件設(shè)計[J]. 都基焱,張振.  兵工自動化. 2014(09)
[9]基于DSP的無人機(jī)飛控系統(tǒng)的研究[J]. 潘銀松,劉艷,王攀峰,劉天剛.  電子測量技術(shù). 2014(07)
[10]2012年世界軍用無人機(jī)發(fā)展動向及評述[J]. 張翼麟,張紹芳,李鵬飛.  飛航導(dǎo)彈. 2013(07)

碩士論文
[1]磁和車輛運(yùn)動學(xué)輔助的車載導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 姜磊.南京理工大學(xué) 2017
[2]航拍用小型無人機(jī)的飛控系統(tǒng)算法的研究[D]. 黃奔.南京理工大學(xué) 2017
[3]基于S0PC的微型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 翁新武.長春工業(yè)大學(xué) 2015
[4]固定翼無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 王松濤.北京理工大學(xué) 2015
[5]一款用于森林防火的小型無人機(jī)設(shè)計[D]. 郭偉.南京航空航天大學(xué) 2015
[6]基于嵌入式Linux的ADXL345驅(qū)動程序設(shè)計[D]. 謝偉軍.南京郵電大學(xué) 2015
[7]基于μC/OS-Ⅱ的小型固定翼無人機(jī)飛控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 胡磊.電子科技大學(xué) 2014
[8]基于MEMS的小型無人機(jī)飛控系統(tǒng)研究[D]. 雍斌.南京理工大學(xué) 2014
[9]基于VxWorks和MPC565無人機(jī)飛行控制軟件設(shè)計與開發(fā)[D]. 張培輝.南京航空航天大學(xué) 2012
[10]基于ARM9的嵌入式Linux系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D]. 徐士強(qiáng).南京郵電大學(xué) 2012



本文編號：2909098