微型四旋翼無人機(jī)伴隨著“微制造技術(shù)”的不斷成熟,逐漸成為軍事和民用領(lǐng)域的“新寵”。它具有結(jié)構(gòu)簡單、消耗資源少、對環(huán)境要求低等特性,市場前景廣闊。但與此同時(shí),四旋翼無人機(jī)作為一種非線性、高度耦合、多輸入多輸出又欠驅(qū)動的復(fù)雜系統(tǒng),其控制問題成為了國內(nèi)外無人機(jī)研究工作的難點(diǎn)。本文在成功構(gòu)建微型四旋翼無人機(jī)飛行平臺的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于STM32的飛行控制器,重點(diǎn)研究了四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制算法和導(dǎo)航控制算法,最終分別通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的可行性與實(shí)用性,達(dá)到了人工控制條件下使四旋翼無人機(jī)穩(wěn)定飛行的目的。具體研究方法如下:首先,查閱相關(guān)資料,分析課題的研究背景與意義,著重從各國的技術(shù)研發(fā)投入角度梳理出國內(nèi)外無人機(jī)及飛行控制器的研究現(xiàn)狀,深入研究了微型四旋翼無人機(jī)的飛行控制原理,概括出飛行控制系統(tǒng)的工作流程和總體設(shè)計(jì)要求及目標(biāo),根據(jù)結(jié)構(gòu)框圖進(jìn)行了元器件的選型,完成了軟硬件及控制器主板電路的設(shè)計(jì)。其次,以所建立的微型四旋翼無人機(jī)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),進(jìn)行姿態(tài)控制算法和導(dǎo)航控制算法的研究。學(xué)習(xí)掌握了PID控制算法、串級PID控制等相關(guān)理論知識,結(jié)合四旋翼無人機(jī)動力學(xué)線性模型和飛行平臺相應(yīng)參數(shù)求取各通道的傳遞函數(shù)... 

【文章來源】：長春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

014-2020年全球民用無人機(jī)市場規(guī)模統(tǒng)計(jì)及預(yù)測

圖 1-1 2014-2020 年全球民用無人機(jī)市場規(guī)模統(tǒng)計(jì)及預(yù)測近年來，國內(nèi)也十分注重?zé)o人機(jī)產(chǎn)業(yè)方面的投入，特別是 2015 年以后，全球無人機(jī)市場規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，激烈的競爭態(tài)勢下，中國無人機(jī)行業(yè)得到了迅速發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)得到了穩(wěn)步提高，牢牢抓住了世界民用無人機(jī)銷售領(lǐng)域的相當(dāng)一部分市場份額[6]，國內(nèi)民用無人機(jī)市場規(guī)模的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，如圖 1-2 所示。

圖 1-5 AP50 飛行控制系統(tǒng) 圖 1-6 GEMINI 雙余度飛行控制器1.3 課題主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排本論文以微型四旋翼無人機(jī)作為試驗(yàn)研究平臺，重點(diǎn)針對其飛行控制系統(tǒng)中的飛行控制器部分進(jìn)行分析研究，完成了飛行控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試；結(jié)合四旋翼的動力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行了基于串級PID的控制律設(shè)計(jì)；研究了組合導(dǎo)航算法，并提出將UKF應(yīng)用于基于四旋翼無人機(jī)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)；最后進(jìn)行了調(diào)試與試飛。論文共包括六個(gè)章節(jié)，具體內(nèi)容如下：第一章 緒論。分析了課題的研究背景及意義，結(jié)合相關(guān)資料總結(jié)歸納出四旋翼無人機(jī)及其飛行控制器的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了論文的結(jié)構(gòu)安排和論文中提到的關(guān)鍵技術(shù)。第二章 無人機(jī)飛行控制原理及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本章依次介紹了四旋翼無人機(jī)飛行控制原理和飛行控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。第三章 四旋翼無人機(jī)控制算法設(shè)計(jì)。建立了無人機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了控制律的設(shè)計(jì)與仿真。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[8]四旋翼無人機(jī)自主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 馮旭光.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2014
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本文編號：3246974