發(fā)布時(shí)間：2021-05-19 18:12

　　多旋翼飛行器的機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單,能完成多種特殊飛行任務(wù),被逐漸應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中,但其續(xù)航時(shí)間較短受到了一定的限制。系留浮空器依靠自身囊內(nèi)氣體提供的升力結(jié)合系留纜繩的拉力停泊在目標(biāo)高度范圍內(nèi)進(jìn)行工作,并通過系留線纜傳輸電能和信息,能夠長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行工作,但其機(jī)動(dòng)性較差、抗風(fēng)能力不強(qiáng)。針對(duì)上述二者的優(yōu)缺點(diǎn),本文設(shè)計(jì)出的系留多旋翼飛行器系統(tǒng),具有操作簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、長(zhǎng)航時(shí)飛行、負(fù)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。系留多旋翼飛行器與普通多旋翼飛行器的主要不同之處為機(jī)身下方掛載了系留線纜,這對(duì)姿態(tài)角的解算精度及控制算法要求更高,且目前國(guó)內(nèi)對(duì)該方面的研究較少,以此為切入點(diǎn),本文創(chuàng)新點(diǎn)如下:1、采用擴(kuò)展卡爾曼濾波高精度融合姿態(tài)解算算法對(duì)飛行器姿態(tài)實(shí)時(shí)解算,解算出的角度誤差范圍在0.2度以內(nèi)。2、設(shè)計(jì)了系留多旋翼飛行器供電系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,其效果良好,使得飛行器能夠長(zhǎng)航時(shí)飛行。本文著重對(duì)系留多旋翼飛行器系統(tǒng)及飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。首先,分析了系留六旋翼飛行器的飛行原理,并在此基礎(chǔ)上建立了數(shù)學(xué)模型。其次,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。硬件方面,對(duì)飛行器整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及供電系統(tǒng)進(jìn)行了介紹,同時(shí)介紹了飛行控制器的各個(gè)模塊設(shè)計(jì)... 

【文章來(lái)源】：安徽工業(yè)大學(xué)安徽省

【文章頁(yè)數(shù)】：106 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多旋翼飛行器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 系留多旋翼飛行器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)
第二章 系留六旋翼飛行器飛行原理及數(shù)學(xué)建模
    2.1 坐標(biāo)系變換
    2.2 六旋翼飛行器飛行原理
    2.3 六旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)模型
    2.4 系留六旋翼飛行器數(shù)學(xué)模型
        2.4.1 系留線纜分析
        2.4.2 系留六旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    3.1 系留六旋翼飛行器系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.2 飛行控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
    3.3 飛行控制系統(tǒng)軟件框架
    3.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)
        3.4.1 實(shí)現(xiàn)飛行器的長(zhǎng)航時(shí)飛行
        3.4.2 實(shí)現(xiàn)姿態(tài)角的高精度解算
        3.4.3 飛行控制算法設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    4.1 飛行控制器
        4.1.1 主控制器
        4.1.2 IMU慣性傳感器模塊
        4.1.3 磁力計(jì)模塊
        4.1.4 高度測(cè)量模塊
        4.1.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊
        4.1.6 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊
        4.1.7 GPS定位模塊
        4.1.8 遙控裝置
        4.1.9 電源管理模塊
    4.2 六旋翼飛行器設(shè)計(jì)
    4.3 供電系統(tǒng)
        4.3.1 系泊單元
        4.3.2 系留線纜
        4.3.3 升空平臺(tái)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    5.1 傳感器數(shù)據(jù)獲取
        5.1.1 IIC通信
        5.1.2 加速度計(jì)及陀螺儀數(shù)據(jù)獲取
        5.1.3 磁力計(jì)數(shù)據(jù)獲取
        5.1.4 氣壓計(jì)數(shù)據(jù)獲取
    5.2 傳感器數(shù)據(jù)濾波
        5.2.1 加速度計(jì)數(shù)據(jù)濾波
        5.2.2 陀螺儀數(shù)據(jù)濾波
        5.2.3 磁力計(jì)數(shù)據(jù)濾波
        5.2.4 氣壓計(jì)數(shù)據(jù)濾波
    5.3 傳感器數(shù)據(jù)校正
        5.3.1 加速度計(jì)數(shù)據(jù)校正
        5.3.2 陀螺儀數(shù)據(jù)校正
        5.3.3 磁力計(jì)數(shù)據(jù)校正
    5.4 姿態(tài)解算算法
        5.4.1 姿態(tài)角的四元數(shù)法表示
        5.4.2 互補(bǔ)濾波算法
        5.4.3 擴(kuò)展卡爾曼濾波算法
    5.5 控制算法研究及仿真
        5.5.1 串級(jí)PID控制
        5.5.2 模糊自適應(yīng)控制算法
        5.5.3 定點(diǎn)懸�？刂�
    5.6 地面站通訊
    5.7 本章小結(jié)
第六章 系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)
    6.1 系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)
    6.2 姿態(tài)角精度測(cè)試
    6.3 飛行器調(diào)試
    6.4 飛行測(cè)試
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄一 插圖清單
    附錄二 表格清單
    附錄三 部分程序
在學(xué)研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的艦船圖像濾波融合[J]. 李紅睿,杜銀霞,邢彥飛.  艦船科學(xué)技術(shù). 2017(24)
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碩士論文
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[5]小型四軸飛行器建模與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 徐寶梅.電子科技大學(xué) 2017
[6]防碰撞四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)建模與控制研究[D]. 戴啟浩.南京理工大學(xué) 2017
[7]基于北斗/GPS終端的車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 韓兆淵.昆明理工大學(xué) 2017
[8]基于自抗擾算法的四旋翼無(wú)人機(jī)抗風(fēng)性能研究[D]. 史騰飛.華北電力大學(xué) 2017
[9]多旋翼飛行器低成本飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王丁偉.南京航空航天大學(xué) 2017
[10]基于MARG傳感器的四旋翼姿態(tài)控制器研究[D]. 張柳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



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