發(fā)布時間：2017-04-30 15:11

  本文關鍵詞：無人機飛行控制器設計及檢測與控制技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 無人機在軍民兩用領域發(fā)揮著越來越重要的作用，進行民用無人機飛行控制器設計及檢測與控制技術研究，具有理論意義、工程意義和經濟意義。 設計了飛行控制器嵌入式計算機系統(tǒng)的硬件，該硬件內核采用80C196KC單片機+PSD813的結構。對PSD(Programmable System Device)在控制器設計中的應用技術、單片機多串行口設計技術、硬件設計中的CPU任務量估計、CPU內核端口配置和元器件選用等問題進行了研究。提出了單片機多串行口設計方案的選擇原則和CPU內核端口的配置原則。 在控制器軟件需求分析的基礎上，提出了具有遞階體系結構的控制器軟件設計方案。設計了具有組織級、分析決策級、執(zhí)行級和支持級四個功能層次，，具有飛控、測試和調參三種工作模式的控制器軟件系統(tǒng)。 提出了通訊協(xié)議的擴展原則，在甲方協(xié)議的基礎上擴展了控制器的遙測協(xié)議、測試協(xié)議和調參協(xié)議。研究了通訊軟件的實時性問題，利用就地幀識別和代碼優(yōu)化等技術，設計了具有較強實時性的串行通訊接收程序。研究了程序設計中NMEA0183格式數(shù)據(jù)的幀提取、和校驗及解碼技術，基于有限狀態(tài)機理論設計了NMEA0183格式數(shù)據(jù)的幀提取程序。提出了基于分時機制的8路PWM波軟件生成法。 研究了利用GPS校準零點、帶溫度補償?shù)臍鈮焊叨葴y量技術，通過曲線擬合與數(shù)字濾波技術，設計了具有較高分辨率的氣壓高度測量通道。介紹了三軸姿態(tài)傳感器HMR3000在系統(tǒng)中的應用，設計了相應的接口電路和數(shù)字式濾波器。提出了基于GPS(Global Position System)和IGRF(International Geomagnetic Reference Field)的無人機磁航向地磁偏角修正方案，使無人機能夠在全球范圍內利用磁傳感器獲得子午線航向。給出了發(fā)動機轉速的測量電路與計算方法。介紹了角速率補償器的辨識過程，得到了補償器的數(shù)學模型。 研究了無人機的飛行控制技術，利用根軌跡法設計了無人機的縱向與側向姿態(tài)保持控制律，設計了高度保持、航向保持、自動油門及速度保持控制律。介紹了控制器設計中采用的可靠性保障措施和機內自檢測系統(tǒng)的構成與實現(xiàn)方案。
【關鍵詞】：無人機 飛行控制 硬件設計 軟件設計 檢測技術 可靠性
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 無人機及其檢測與控制技術概述8-9
• 1.2 課題來源與研究意義9-10
• 1.3 系統(tǒng)總體設計方案10-12
• 1.4 作者的主要工作及論文的特色與貢獻12-13
• 1.5 論文結構安排13-16
• 第二章 飛行控制器硬件設計16-33
• 2.1 飛行控制器系統(tǒng)總體結構與硬件方案設計16-18
• 2.2 飛行控制器的CPU內核設計18-20
• 2.3 PSD在無人機飛行控制器設計中的應用20-24
• 2.4 單片機系統(tǒng)多串行口設計方法研究與16C550的應用24-28
• 2.5 其他單元電路簡介28-30
• 2.6 單片機硬件設計中的幾個關鍵技術30-32
• 本章小結32-33
• 第三章 飛行控制器軟件設計33-53
• 3.1 飛行控制器軟件需求分析33-34
• 3.2 飛行控制器軟件總體設計--構成和實現(xiàn)34-39
• 3.3 飛行管理與控制軟件的功能分層設計39-41
• 3.4 通訊協(xié)議擴展與強實時性串行數(shù)據(jù)接收程序設計41-44
• 3.5 NMEA0183數(shù)據(jù)幀提取軟件設計技術44-48
• 3.6 基于軟件定時器的8路PWM波生成方法48-52
• 本章小結52-53
• 第四章 飛行狀態(tài)檢測技術與關鍵測控部件的辨識53-74
• 4.1 帶溫度補償?shù)臍鈮焊叨葴y量與濾波53-58
• 4.2 HMR3000傳感器、姿態(tài)角測量與濾波58-62
• 4.3 基于IGRF和GPS的地磁偏角修正方法62-66
• 4.4 發(fā)動機轉速的測量66-67
• 4.5 基于GPS數(shù)據(jù)的空速計算67
• 4.6 角速率補償器的辨識67-72
• 本章小結72-74
• 第五章 無人機飛行控制方法研究74-88
• 5.1 無人機的小擾動線性化方程74-75
• 5.2 無人機的縱向控制與高度保持75-79
• 5.3 無人機的橫側向控制與航向保持79-85
• 5.4 無人機的油門控制與速度保持85-87
• 本章小結87-88
• 第六章 無人機飛行控制器可靠性研究88-94
• 6.1 無人機飛行控制器可靠性設計88-91
• 6.2 飛行控制器機內自檢測(BIT)系統(tǒng)設計91-93
• 本章小結93-94
• 總結與展望94-95
• 附錄A 二維磁航向測量及誤差修正研究95-102
• 參考文獻102-105
• 作者在攻讀碩士期間已發(fā)表和撰寫的論文105-106
• 致謝106-107

【引證文獻】

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  本文關鍵詞：無人機飛行控制器設計及檢測與控制技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：337088