環(huán)境空氣污染問題,不僅影響著人類的身體健康,而且對經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生嚴重的制約作用。因此,實時的了解大氣環(huán)境中不同氣體的濃度具有重要的意義。然而,傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)主要依靠在固定地點設(shè)立監(jiān)測站,這種監(jiān)測方式監(jiān)測范圍小、靈活性低、價格高、無法滿足人們的需求。本文設(shè)計一種環(huán)境監(jiān)測型四旋翼飛行器,它以四旋翼飛行器為載體,能夠?qū)崿F(xiàn)對火災(zāi)地震現(xiàn)場和其它危險系數(shù)較高地區(qū)的空氣質(zhì)量進行實時監(jiān)測。該裝置監(jiān)測范圍廣、抗干擾能力強、成本低、操控性能好,很好的彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測方式的不足。設(shè)計的內(nèi)容如下:首先,根據(jù)環(huán)境監(jiān)測四旋翼飛行器的功能需求進行總體方案設(shè)計,包括設(shè)計目標、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、各個模塊設(shè)計以及達到設(shè)計和需求要進行的系統(tǒng)控制方案設(shè)計。其次,根據(jù)四旋翼飛行器的飛行原理和結(jié)構(gòu)特性建立地面坐標系和機體坐標系,由此得出轉(zhuǎn)換矩陣。在此基礎(chǔ)上,利用Newton-Euler方程對飛行器進行建模,得出數(shù)學(xué)模型。根據(jù)所建立的模型,對其分別基于PID和基于Backstepping進行控制器的設(shè)計,并分別用這兩個控制器對四旋翼飛行器的姿態(tài)角進行控制,從而選擇性能更優(yōu)越的控制器。然后,把環(huán)境監(jiān)測四旋翼飛行器劃分成兩個模塊,四旋翼飛行... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

RC公司Draganflyer

國內(nèi)外飛行器研究團隊如雨后春筍般的涌現(xiàn)出來，飛行器逐漸走進了人們的視野。它良好的飛行性能，軍用甚至民用方面獲得廣泛使用，使研究者看到多軸飛行器的無限的發(fā)展空間。(1)國外研究現(xiàn)狀Draganflyer 飛行器是美國的 RC 公司設(shè)計的一種典型的遙控型四旋翼飛行器，如圖 1-1 所示。該系列的四旋翼飛行器配置了遙控器，通過對遙控器的操控，可以使飛行器實現(xiàn)懸停，起落，偏航等運動，同時還對飛行器配備了攝像頭來完成飛行器航拍等工作。最近幾年，該公司又發(fā)布了發(fā)布的 DraganflyeⅢ新型無人飛行器，如圖 1-2 所示。相比于前幾代無人機，該無人機目標性更為明確，它主要應(yīng)用于航空視頻和圖片的拍攝。該飛行器首先在結(jié)構(gòu)上進行了創(chuàng)新，它首次進行了多槳共軸的設(shè)計理念，并在同軸的兩端分別上安裝無刷電機，獨創(chuàng)的結(jié)構(gòu)性設(shè)計使飛行器運動性能，增加了懸停拍攝時的穩(wěn)定性。目前，Draganflyer 系列的飛行器已經(jīng)被國內(nèi)外學(xué)者當作四旋翼飛行器的典型來進行研究[17-18]。

圖 1-3AR.Drone 四旋翼飛行器Fig.1-3 AR.Drone of Four rotor aircraftR&D 實驗室開發(fā)研制了一款名為 Prime A所示。該四旋翼飛行器可以取代快遞運輸上運輸?shù)呢浳铮瑢οM者購買物品進行配實現(xiàn)飛行，卸貨，返航等功能，很好的圖 1-4 Prime Air 四旋翼飛行器Fig.1-4 Prime Air of Four rotor aircraft

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于無人機的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 吳昊.  信息通信. 2016(09)
[2]2014中國環(huán)境狀況公報發(fā)布[J]. 本刊編輯部.  中國能源. 2015(08)
[3]一種PM2.5輔助監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 趙丙辰,黃俊英,劉銀龍.  環(huán)境工程. 2015(05)
[4]我國工業(yè)廢氣排放強度變化的分解分析[J]. 戰(zhàn)文娟,Ruokun Liu.  當代經(jīng)濟. 2014(17)
[5]一種基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)[J]. 崔陽,張維華,白云峰.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2014(04)
[6]基于改進遺傳算法的四旋翼無人機參數(shù)辨識[J]. 曾玉龍,趙龍,周建華.  應(yīng)用科技. 2014(01)
[7]基于無人機遙感技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測研究進展[J]. 謝濤,劉銳,胡秋紅,姚新.  環(huán)境科技. 2013(04)
[8]四旋翼飛行器建模及位置跟蹤控制(英文)[J]. 王紅雨,趙健康,郁文賢,田蔚風.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2012(04)
[9]四旋翼飛行器的動力學(xué)建模及PID控制[J]. 李俊,李運堂.  遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(01)
[10]基于FatFs文件系統(tǒng)的SD卡存儲器設(shè)計[J]. 李世奇,董浩斌,李榮生.  測控技術(shù). 2011(12)

碩士論文
[1]基于小型四旋翼無人機的大氣環(huán)境參數(shù)獲取系統(tǒng)研發(fā)[D]. 張?zhí)煲?石河子大學(xué) 2017
[2]四旋翼飛行器的跟蹤控制研究[D]. 張沖.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[3]四旋翼飛行器抗風控制研究[D]. 吳瀚文.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]基于四旋翼飛行器的環(huán)境空氣檢測裝置的研究與設(shè)計[D]. 閆粉粉.天津理工大學(xué) 2016
[5]四旋翼直升機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 張浩然.哈爾濱理工大學(xué) 2014
[6]小型多旋翼無人機飛行控制器研究[D]. 李旭陽.西安電子科技大學(xué) 2014
[7]基于SIM908的無人機空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與研究[D]. 郭堅.天津大學(xué) 2014
[8]基于線性二次調(diào)節(jié)器的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]. 叢夢苑.哈爾濱工程大學(xué) 2011



本文編號：2927970