本文關(guān)鍵詞：四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四軸飛行器是一種性能卓越的無人飛行器,具有結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)動靈活、起降空間小等優(yōu)點,有著廣闊的應(yīng)用前景,吸引了眾多的科研人員,成為國內(nèi)外新的研究熱點。飛行控制系統(tǒng)是四軸飛行器的核心部分,飛行器通過控制系統(tǒng)和外界交互并作出響應(yīng),控制系統(tǒng)的優(yōu)劣直接決定著飛行器的性能,因此研究高性能飛行器控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。本文主要工作如下,建立飛行器數(shù)學(xué)模型,設(shè)計算法進(jìn)行飛行姿態(tài)融合和飛行器控制,最后設(shè)計完成飛行器硬件和軟件部分并進(jìn)行實際飛行測試。本文重點介紹飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計,主要研究能容如下:首先介紹了四軸飛行器國內(nèi)外的發(fā)展情況,根據(jù)實際科研情況和飛行器特點,給出了飛行器控制系統(tǒng)的整體方案。其次為理論部分設(shè)計,主要包括:建立飛行器數(shù)學(xué)模型,根據(jù)模型特點,分別設(shè)計了PID,串級PID和Backstepping控制器,并進(jìn)行仿真分析;根據(jù)慣性導(dǎo)航原理,設(shè)計姿態(tài)算法將陀螺儀和加速度計數(shù)據(jù)融合得到飛行器的姿態(tài)角度。最后為系統(tǒng)實現(xiàn)以及飛行測試。本文以STM32處理器為控制核心,MPU6050為姿態(tài)傳感器,設(shè)計了飛行器的硬件結(jié)構(gòu);依據(jù)理論部分,完成了控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計,并測試飛行。實驗表明,本文設(shè)計的飛行器可以很好地跟隨指令,飛行平穩(wěn),有很好的抗干擾能力。
【關(guān)鍵詞】：四軸飛行器 飛行控制 backstepping 姿態(tài)控制
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景與意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢9-13
• 1.3 論文的研究內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 1.3.1 論文主要研究內(nèi)容及意義13-14
• 1.3.2 論文章節(jié)安排14-15
• 第2章 四軸飛行器原理及數(shù)學(xué)建模15-26
• 2.1 四軸飛行器飛行原理15-16
• 2.1.1 前言15
• 2.1.2 結(jié)構(gòu)框架15-16
• 2.2 四軸飛行器原理分析16-19
• 2.3 四軸飛行器數(shù)學(xué)建模19-25
• 2.3.1 旋翼空氣動力學(xué)模型分析19-21
• 2.3.2 坐標(biāo)描述及其轉(zhuǎn)換關(guān)系21-23
• 2.3.3 動力學(xué)方程的建立23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 四軸飛行器控制器設(shè)計26-43
• 3.1 飛行控制器設(shè)計方案26
• 3.2 PID控制器26-34
• 3.2.1 單級PID26-31
• 3.2.2 串級PID31-34
• 3.3 BACKSTEEPING控制器34-42
• 3.3.1 基于Lyapunov穩(wěn)定性定理的Backstepping原理34-37
• 3.3.2 四軸飛行器Backstepping控制器37-40
• 3.3.3 基于Backstepping四軸飛行器控制器仿真分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 姿態(tài)融合算法43-52
• 4.1 慣性導(dǎo)航43-45
• 4.2 四元數(shù)姿態(tài)解算45-49
• 4.2.1 四元數(shù)簡介45-47
• 4.2.3 四元數(shù)姿態(tài)解算算法47-49
• 4.3 算法實際測試49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)52-68
• 5.1 總體設(shè)計52-53
• 5.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計53-56
• 5.2.1 電源模塊53
• 5.2.2 主控模塊53-55
• 5.2.3 姿態(tài)傳感器模塊55
• 5.2.4 電機(jī)控制模塊55-56
• 5.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計56-62
• 5.3.1 總體設(shè)計56-58
• 5.3.2 系統(tǒng)初始化58
• 5.3.3 姿態(tài)解算58-60
• 5.3.4 控制算法設(shè)計60-62
• 5.3.5 參數(shù)調(diào)試62
• 5.4 總體實現(xiàn)62-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉根旺;;飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真實驗平臺的構(gòu)建[J];實驗室研究與探索;2008年03期

2 李艷芳;行小帥;張清泉;熊軍;;基于根軌跡法飛行器控制系統(tǒng)的仿真分析[J];儀器儀表與分析監(jiān)測;2012年02期

3 許震;毛麗民;劉同連;李增增;施婉;;四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計[J];常熟理工學(xué)院學(xué)報;2013年02期

4 張學(xué)智;吳連生;王燕京;;一個飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計[J];西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1989年04期

5 鄧子辰;飛行器控制系統(tǒng)的高精度計算方法[J];飛行力學(xué);1997年02期

6 袁昌盛;李永澤;譚健;;微撲翼飛行器控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)展[J];計算機(jī)測量與控制;2011年07期

7 曾慶華;郭振云;張為華;;無人飛行器控制系統(tǒng)實驗課程體系研究[J];高等教育研究學(xué)報;2012年01期

8 彭理群;張德平;;無動力飛行器控制系統(tǒng)模型的計算機(jī)仿真研究[J];中國西部科技;2008年30期

9 趙紅言,張文;用自組織模糊邏輯控制器設(shè)計飛行器控制系統(tǒng)[J];空軍工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年02期

10 倪原;任展鵬;劉智平;張暉;;某飛行器舵機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計[J];電子設(shè)計工程;2013年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 童春霞;王正杰;張?zhí)鞓?;飛行器耦合通道控制系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)解耦設(shè)計[A];第五屆全國仿真器學(xué)術(shù)會論文集[C];2004年

2 任曉霞;單勇革;賈麗萍;;痕跡分析在某電源模塊失效分析中的應(yīng)用[A];面向航空試驗測試技術(shù)——2013年航空試驗測試技術(shù)峰會暨學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉楨濠;飛行器控制系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計與仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

2 孔維寧;四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

3 肖龍龍;一體化飛行器CAN總線控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計與仿真驗證[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

4 張磊;基于DSP的飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

5 吳茂興;飛行器控制系統(tǒng)健康仿真與評估技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

6 李堯;四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2013年

7 尤方;飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真與研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

8 魏麗文;四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

9 王東平;基于嵌入式的四軸飛行器控制系統(tǒng)研究與設(shè)計[D];華僑大學(xué);2013年

10 何岳;基于Ptolemy Ⅱ的自主飛行器控制系統(tǒng)代碼生成及應(yīng)用[D];汕頭大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：331531