本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器設(shè)計與穩(wěn)定控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,軍用和民用市場的廣闊應(yīng)用需求和獨特的優(yōu)勢促進(jìn)了四旋翼飛行器(Quadrotor Helicopter)的發(fā)展。根據(jù)自主設(shè)計制作的樣機(jī),建立了四旋翼飛行器的動力學(xué)和動力系統(tǒng)動力學(xué)模型,并把卡爾曼濾波器應(yīng)用于姿態(tài)解算,姿態(tài)控制部分采用PID(Proportional Integral Derivative)控制器。四旋翼飛行器的飛行控制系統(tǒng)決定了四旋翼飛行器飛行性能的優(yōu)劣。 首先,本課題設(shè)計了四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)的總體方案,建立了其動力學(xué)數(shù)學(xué)模型;在此基礎(chǔ)上,完成了飛行控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計,包括器件選型、硬件電路設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計,并進(jìn)行了大量調(diào)試,解決了程序和硬件設(shè)計中存在的問題。 其次,建立完善的四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)平臺,將有助于進(jìn)一步拓展對四旋翼飛行器飛行導(dǎo)航、控制算法和控制系統(tǒng)開發(fā)等方面的研究,為未來進(jìn)一步研究開發(fā)滿足不同條件的新型的多用途無人機(jī)打下堅實的基礎(chǔ)。 最后,實驗結(jié)果表明,建立的四旋翼飛行器模型與實際是相吻合的,尤其決定飛行器是否優(yōu)良的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如穩(wěn)定的垂直起降(VTOL)和姿態(tài)轉(zhuǎn)換飛行等,都驗證了該飛行控制系統(tǒng)具有更好的性能。通過四旋翼飛行器飛行試驗驗證了卡爾曼濾波和PID控制器算法可行性。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼飛行器 建模 卡爾曼濾波器 PID VTOL
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 四旋翼飛行器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.3 四旋翼飛行器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)14-16
• 1.4 課題研究的科學(xué)意義與發(fā)展前景16-17
• 1.5 本文的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 四旋翼飛行器建模19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 建模的方法和步驟19-21
• 2.3 系統(tǒng)分析建模21-27
• 2.3.1 四旋翼飛行狀態(tài)分析21-22
• 2.3.2 建立坐標(biāo)系22-23
• 2.3.3 轉(zhuǎn)子動力學(xué)建模23-24
• 2.3.4 四旋翼飛行器的動力學(xué)24-27
• 2.4 小結(jié)27-28
• 第3章 四旋翼飛行器硬件搭建28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 四旋翼直飛行器樣機(jī)制作和特點28-29
• 3.3 四旋翼飛行器飛行控制的特點29-32
• 3.4 硬件方案設(shè)計32-36
• 3.4.1 飛行姿態(tài)感測模塊32-33
• 3.4.2 推力組模塊33-34
• 3.4.3 電子調(diào)速器34-35
• 3.4.4 微處理器模塊35
• 3.4.5 無線通信模塊35-36
• 3.4.6 電源模塊36
• 3.5 減少機(jī)械振動，提高飛行穩(wěn)定性36
• 3.6 本章小結(jié)36-38
• 第4章 軟件設(shè)計與仿真38-50
• 4.1 姿態(tài)解算分析39-41
• 4.2 卡爾曼姿態(tài)解算算法流程41-43
• 4.3 控制算法43-47
• 4.4 仿真實驗47-50
• 第5章 四旋翼飛行器飛行試驗50-56
• 5.1 四旋翼飛行器的試飛步驟50-51
• 5.1.1 在試飛之前的準(zhǔn)備工作50-51
• 5.1.2 試飛過程及注意事項51
• 5.1.3 飛行試驗中的緊急情況及其處理51
• 5.2 四旋翼飛行器飛行控制參數(shù)的調(diào)試51-54
• 5.3 小結(jié)54-56
• 第6章 總結(jié)與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 致謝64

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 冀明;盧京潮;;基于Cortex-M4的四旋翼飛行控制系統(tǒng)設(shè)計[J];計算機(jī)測量與控制;2013年07期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 程敏;四旋翼飛行器控制系統(tǒng)構(gòu)建及控制方法的研究[D];大連理工大學(xué);2012年

2 朱君;四旋翼無人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計及控制方法研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

3 尤元;四旋翼飛行器控制技術(shù)研究及其微功耗設(shè)計[D];吉林大學(xué);2013年

4 程學(xué)功;四軸飛行器的設(shè)計與研究[D];杭州電子科技大學(xué);2013年

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本文編號：427861