四軸飛行器是一種典型的非線性、強耦合的欠驅(qū)動系統(tǒng),早在上世紀初就有學者相繼研制四軸飛行器,但由于種種原因都未取得較大的突破,使得四軸飛行器的研究一直以來未受關(guān)注。直到20世紀90年代,隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅猛發(fā)展,四軸飛行器再一次引起了科研人員的興趣,繼而出現(xiàn)了許多相關(guān)科研項目和研究成果。由于飛行器在實際飛行過程中會受到空氣阻力、陣風等不確定因素的影響,難以建立其準確的數(shù)學模型,這也給控制系統(tǒng)的設(shè)計帶來一定的挑戰(zhàn)。四軸飛行器因其結(jié)構(gòu)簡單、飛行靈活等特點,在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的應用。本文針對航拍四軸飛行器的特點,利用牛頓-歐拉方程,建立了其動力學模型;利用四元數(shù)法建立了其運動學模型,并求出運動學方程的解析解和數(shù)值解。在姿態(tài)解算中,結(jié)合陀螺儀、加速度和磁力計等傳感器的優(yōu)缺點,設(shè)計了基于四元數(shù)的互補濾波算法。硬件方面,制作了集成有陀螺儀、加速度、磁力計和氣壓計的PCB飛控電路板,并可以外接GPS模塊。在控制系統(tǒng)方面,在傳統(tǒng)PID的基礎(chǔ)上,設(shè)計了姿態(tài)平衡串級PID控制算法、高度串級PID控制算法和GPS定點PID控制算法,實現(xiàn)了四軸飛行器的姿態(tài)控制和定高定點懸�？刂�...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2坐標系旋轉(zhuǎn)關(guān)系示意圖

圖1.1第一架四軸飛行器“Breguet-RichetNo.1”Fig.1.1Thefirstquadrotor“Breguet-RichetNo.1”

省了大量的人工成本和時間成本，社會需求量不斷增加，具有良好一定的研究意義。飛行器屬于多旋翼飛行器的一種，因其具有結(jié)構(gòu)簡單、飛行靈活和點，成為當下最熱門的無人機研究類型。飛行控制器是四軸飛行器，飛行控制器根據(jù)外界環(huán)境的變化控制飛行器完成自主飛行。飛行決定了飛行器的飛行效果，因此研發(fā)....

圖1.2George.De.Bothezat設(shè)計的四軸飛行器Fig.1.2QuadrotordesignedbyGeorge.De.Bothezat

圖1.2George.De.Bothezat設(shè)計的四軸飛行器Fig.1.2QuadrotordesignedbyGeorge.De.Bothezat1956年，ConvertWings公司設(shè)計了一架形狀比較怪異的“H”形四軸如圖1.3所示。與之前的四軸飛行....

圖1.3ConvertWings公司設(shè)計的四軸飛行器Fig.1.3QuadrotordesignedbyConvertWings

上海應用技術(shù)大學碩士配置有飛行控制系統(tǒng)，但因其較為笨重，飛行效果并究興趣[2-3]。圖1.2George.De.Bothezat設(shè)計的四軸飛行器Fig.1.2QuadrotordesignedbyGeorge.De.BothezatonvertWings公司設(shè)....

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