近十年來,四旋翼飛行器因其結(jié)構(gòu)簡單、易于操控和姿態(tài)變換靈活等優(yōu)點(diǎn)逐步被應(yīng)用到各個領(lǐng)域而進(jìn)入人們的視野。其中,穩(wěn)定、可靠的飛行控制算法對保障飛行器的安全飛行意義重大。為此,本文基于模糊姿態(tài)控制算法,利用Padé逼近對其進(jìn)行優(yōu)化研究。根據(jù)本文選取的四旋翼飛行器的控制方式,對其進(jìn)行動力學(xué)建模并得到數(shù)學(xué)模型;針對四旋翼飛行器控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)了飛控硬件系統(tǒng)的基本模塊和接口,利用巴特沃斯濾波器對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波,以期提高姿態(tài)解算精度,運(yùn)用四元數(shù)微分方程的姿態(tài)解算算法,獲得準(zhǔn)確的姿態(tài)信息;針對FLC姿態(tài)控制算法引入大量的計(jì)算復(fù)雜度和在少數(shù)情況下不穩(wěn)定的問題,首次將FPC算法引入四旋翼飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)中,根據(jù)FLC中模糊規(guī)則制定模糊單一規(guī)則,利用最小二乘法確定Padé逼近中的未知參數(shù)得到FPC,通過系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)了四旋翼飛行器姿態(tài)的穩(wěn)定控制。仿真結(jié)果表明,針對多變量、欠驅(qū)動、強(qiáng)耦合的非線性四旋翼飛行器控制系統(tǒng),FPC姿態(tài)控制算法與FLC控制算法相比,在其他各個性能略優(yōu)的前提下,FPC的計(jì)算用時比FLC快50倍左右;從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,所設(shè)計(jì)的傳感器模塊、濾波器和姿態(tài)計(jì)算算法能準(zhǔn)確反映飛行器的姿態(tài)信息;針對... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

四旋翼飛行器受力示意圖

圖 3-3 傳感器模塊原理圖傳感器模塊外圍電路如圖 3-3 所示，IMU 由四大模塊組成。設(shè)計(jì)思路如下：為減小數(shù)字脈沖信號產(chǎn)生的波紋對模擬信號采集的影響，將數(shù)字信號電源（LP3）和模擬信號電源（LP4）分離；為提高模塊的接口（P3）利用率，在保證傳感器正常工作的情況下，通過一個 IIC 總線實(shí)現(xiàn)對不同地址的傳感器（MPU6050、MAG3110 和 SPL06）讀寫操作。3.1.3 通信模塊通信模塊的功能是接收遙控器指令，并實(shí)現(xiàn)飛行器和上位機(jī)之間數(shù)據(jù)的實(shí)時交互。因此，要求通信模塊具有雙向通信能力。本設(shè)計(jì)通信模塊分為兩部分：接收機(jī)和 Zigbee。選用的遙控器是通過 PPM（Pulse Position Modulation）指令發(fā)送脈寬信號，其只能單向發(fā)送遙控指令信號，不能接收飛控發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。接收機(jī)將接收到的 PPM 信號發(fā)

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文5 實(shí)驗(yàn)與分析為驗(yàn)證第三章和第四章所設(shè)計(jì)的模塊和算法的可行性。本章首先介紹了設(shè)計(jì)的行器實(shí)驗(yàn)平臺，并進(jìn)行姿態(tài)解算實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析驗(yàn)證傳感器模塊和算法的合理性；其次針對 FLC 算法進(jìn)行優(yōu)化的得到的 FPC 姿態(tài)控制器進(jìn)行實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。 實(shí)驗(yàn)平臺介紹本文通過吸收借鑒 PX4、MWC 等其他飛控開源項(xiàng)目的軟硬件資源，搭建四旋平臺，根據(jù)第三章硬件設(shè)計(jì)框圖，其對應(yīng)主要模塊實(shí)物如圖 5-1。


本文編號：2919609