發(fā)布時間：2017-05-13 11:01

  本文關鍵詞：基于嵌入式技術(shù)的四旋翼飛行器系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：飛翔是人類永恒的夢想。 自1903年萊特兄弟首次實現(xiàn)了持續(xù)滯空不落地飛行以來,人們就對飛行器及其控制理論進行了大量研究。有關多旋翼飛行器的研究更是早在1907年已經(jīng)開始,到1958年左右就已經(jīng)成功制作了一批實際產(chǎn)品；但受限于當時的落后的計算機和控制技術(shù),控制多旋翼飛行器所需的復雜操作遠遠超出了人類的能力而并沒有得到廣泛應用。 嵌入式軟硬件技術(shù)的發(fā)展為解決多旋翼飛行器控制的復雜問題提供了可能,隨著以嵌入式微控制器和嵌入式實時操作系統(tǒng)為代表的嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展和蓬勃興起,多旋翼飛行器近年又重新引起了越來越多的關注。四旋翼飛行器作為多旋翼飛行器的代表,在機體體積、垂直起降、定點懸停和低速飛行等方面體現(xiàn)出了不可置疑的優(yōu)勢,已經(jīng)在軍事領域和民用領域都顯示出了極高的研究和應用價值,已經(jīng)成為目前除撲翼飛行器外最有前途和最具潛力的飛行器之一。 基于上述背景,本文對基于嵌入式技術(shù)的旋翼飛行器的設計和實現(xiàn)進行了研究和探索,主要研究了四旋翼飛行器及其依賴的嵌入式軟硬件的設計與實現(xiàn)。本文在對嵌入式系統(tǒng)、嵌入式實時操作系統(tǒng)、四旋翼飛行器的機身結(jié)構(gòu)、飛行動力系統(tǒng)、慣性測量單元和飛行控制系統(tǒng)等的原理和相關關鍵技術(shù)進行了一定深入的研究后,實際設計并加工制作了適用于微小型四旋翼飛行器的機身、高速外轉(zhuǎn)子直流無感無刷電機電子換相控制模塊、全數(shù)字式十自由度捷連慣性測量單元；并在STM32F105VC嵌入式微控制器和RT-Thread實時操作系統(tǒng)的基礎上,編寫了相關的BSP驅(qū)動程序、姿態(tài)測量算法和姿態(tài)控制算法等,初步實現(xiàn)了四旋翼飛行器的飛行控制。 本文是對嵌入式系統(tǒng)等相關知識的綜合和全面運用,能夠極好地體現(xiàn)嵌入式專業(yè)技術(shù)的綜合性。本文在諸多方面所做的工作,應當可以成為后續(xù)相關可能研究和工作的現(xiàn)實參考。
【關鍵詞】：嵌入式 嵌入式技術(shù) 嵌入式實時操作系統(tǒng) 旋翼飛行器
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：V249;TP368.12
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史及現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 國內(nèi)外研究歷史11-14
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及意義18-19
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)19
• 1.5 本章小結(jié)19-21
• 第二章 相關原理和技術(shù)綜述21-29
• 2.1 四旋翼飛行器21-26
• 2.1.1 四旋翼飛行器概述21-23
• 2.1.2 四旋翼飛行器的空氣動力學原理23-26
• 2.2 相關嵌入式技術(shù)26-28
• 2.2.1 嵌入式系統(tǒng)概述26-27
• 2.2.2 嵌入式處理器27
• 2.2.3 嵌入式實時操作系統(tǒng)27-28
• 2.2.4 嵌入式應用軟件28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 系統(tǒng)總體設計29-34
• 3.1 系統(tǒng)總體設計概述29-31
• 3.1.1 系統(tǒng)總體設計29-30
• 3.1.2 系統(tǒng)模塊交互30
• 3.1.3 無線通信機制30-31
• 3.2 高速外轉(zhuǎn)子直流無感無刷電機31-32
• 3.3 電子換相模塊32
• 3.4 慣性測量單元32-33
• 3.5 飛行控制模塊33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 系統(tǒng)硬件設計34-48
• 4.1 電子換相模塊34-38
• 4.1.1 DYS公司BC2826/13電機34-35
• 4.1.2 MCU及接口35-36
• 4.1.3 六臂全橋驅(qū)動電路36-37
• 4.1.4 過零檢測電路37
• 4.1.5 電流檢測電路37-38
• 4.2 慣性測量單元38-40
• 4.2.1 供電電路38-39
• 4.2.2 陀螺儀傳感器39
• 4.2.3 加速度傳感器39-40
• 4.2.4 磁阻傳感器40
• 4.2.5 氣壓傳感器40
• 4.3 飛行控制模塊40-43
• 4.3.1 供電電路41
• 4.3.2 時鐘及復位41
• 4.3.3 MCU及啟動模式41-42
• 4.3.4 調(diào)試接口42-43
• 4.3.5 外部接口43
• 4.4 機身結(jié)構(gòu)設計43-47
• 4.4.1 機身結(jié)構(gòu)概述43-44
• 4.4.2 局部鏤空的隼接機身44-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 系統(tǒng)軟件設計48-76
• 5.1 開發(fā)環(huán)境及工具48-49
• 5.1.1 AVR Studio IDE48
• 5.1.2 RealView MDK-ARM μVision IDE48
• 5.1.3 RT-Thread實時操作系統(tǒng)48-49
• 5.2 電子換相模塊49-61
• 5.2.1 電子換相模塊概述49-50
• 5.2.2 電子換相規(guī)律50-51
• 5.2.3 開環(huán)啟動算法51-56
• 5.2.4 過零檢測及換相算法56-58
• 5.2.5 比較器中斷處理函數(shù)58-60
• 5.2.6 lie總線通信及協(xié)議60-61
• 5.3 飛行控制模塊61-67
• 5.3.1 飛行控制模塊概述62-63
• 5.3.2 標準外設驅(qū)動庫63
• 5.3.3 BSP板級支持包63-67
• 5.3.4 實時操作系統(tǒng)67
• 5.4 飛行控制模塊應用層67-73
• 5.4.1 任務分解67-69
• 5.4.2 遠程通信任務69-70
• 5.4.3 電子換相模塊通信任務70
• 5.4.4 飛行控制任務70-73
• 5.5 上位機及無線透傳73-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 第六章 測試和總結(jié)76-80
• 6.1 系統(tǒng)整體測試76-78
• 6.2 主要工作總結(jié)78-79
• 6.3 下一步研究工作79-80
• 參考文獻80-82
• 附錄82-83
• 附錄1 50cm×40cm飛行器機身拼版82-83
• 致謝83-84
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 聶博文;馬宏緒;王劍;王建文;;微小型四旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀與關鍵技術(shù)[J];電光與控制;2007年06期

  本文關鍵詞：基于嵌入式技術(shù)的四旋翼飛行器系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：362339