本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器飛行控制研究

  更多相關(guān)文章： 四旋翼飛行器 空氣動(dòng)力學(xué) Backstepping算法 MWC2.0

【摘要】：四旋翼飛行器是一種結(jié)構(gòu)新穎、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、性能卓越的垂直起降無(wú)人機(jī),具有重要的軍事、民用及科研價(jià)值。由于四旋翼飛行器有效載荷小,精確建模困難,續(xù)航時(shí)間短等不足之處,使得四旋翼飛行器自上世紀(jì)30年代出現(xiàn)以來(lái)一直未受關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著技術(shù)的進(jìn)步,元器件性能的改善,使得多旋翼飛行器成為無(wú)人機(jī)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。四旋翼飛行器系統(tǒng)涉及電機(jī)學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、自動(dòng)控制原理及現(xiàn)代控制技術(shù)等,從而拓寬了其研究領(lǐng)域,滿足多學(xué)科的研究者們的仿真和設(shè)計(jì)需求。針對(duì)其獨(dú)特性能,本文重點(diǎn)研究四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)建模、非線性控制特性以及實(shí)際飛行,主要研究?jī)?nèi)容為： 首先,研究分析四旋翼飛行器的飛行原理及空氣動(dòng)力學(xué)特性,并建立基于MWC2.0飛控板設(shè)計(jì)組建的四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)模型； 其次,針對(duì)四旋翼飛行器的欠驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)耦合、非線性、多輸入多輸出(MIMO)等系統(tǒng)特性,本文基于Backstepping(反步法)算法設(shè)計(jì)四旋翼飛行器的控制器,對(duì)第一步建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析,并利用Lyapunov穩(wěn)定判據(jù)驗(yàn)證其穩(wěn)定性。 最后,基于MWC2.0飛控板設(shè)計(jì)組建四旋翼飛行器,分析傳感器的工作原理,并基于arduino軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),以及開(kāi)源的飛控程序,優(yōu)化四旋翼飛行器控制系統(tǒng)。使用Futaba遙控器遙控其飛行,檢測(cè)并調(diào)試系統(tǒng)穩(wěn)定性,最終實(shí)現(xiàn)垂直起降、巡航、懸停等飛行姿態(tài)。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼飛行器 空氣動(dòng)力學(xué) Backstepping算法 MWC2.0
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容12-14
• 第二章 四旋翼飛行器總體設(shè)計(jì)方案14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和飛行原理14-15
• 2.3 旋翼的空氣動(dòng)力學(xué)特性15-24
• 2.3.1 旋翼的相對(duì)氣流及速度系數(shù)15-16
• 2.3.2 誘導(dǎo)速度16-19
• 2.3.3 槳葉的相對(duì)氣流19-20
• 2.3.4 旋翼的空氣動(dòng)力與力矩20-24
• 2.4 空氣動(dòng)力學(xué)模型24-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 四旋翼飛行器控制器設(shè)計(jì)及仿真分析28-51
• 3.1 引言28
• 3.2 Backstepping控制算法28-33
• 3.2.1 Lyapunov穩(wěn)定性分析28-30
• 3.2.2 Backstepping算法30-33
• 3.3 空氣動(dòng)力學(xué)模型簡(jiǎn)化33-35
• 3.4 四旋翼飛行器控制器設(shè)計(jì)35-42
• 3.4.1 z通道和高度控制器36-37
• 3.4.2 x-θ通道和y-φ通道及控制器37-40
• 3.4.3 ψ通道和偏航控制器40-42
• 3.5 空氣動(dòng)力學(xué)模型仿真分析42-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 四旋翼飛行器平臺(tái)搭建51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 四旋翼飛行器硬件平臺(tái)51-52
• 4.3 MWC2.0高配飛控板52-64
• 4.3.1 MWC2.0飛控板接口53-54
• 4.3.2 MWC2.0飛控板LED燈54
• 4.3.3 微處理器ATMEGA256054-55
• 4.3.4 磁強(qiáng)計(jì)HMC5883L55-57
• 4.3.5 氣壓計(jì)MS561157-60
• 4.3.6 MPU-6050慣性測(cè)量元件60-64
• 4.4 四旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)64-65
• 4.4.1 電子調(diào)速器64
• 4.4.2 三相無(wú)刷電機(jī)64-65
• 4.5 四旋翼飛行器遙控系統(tǒng)65-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 四旋翼飛行器實(shí)際飛行分析67-77
• 5.1 引言67
• 5.2 MWC飛行控制程序67-71
• 5.2.1 四旋翼飛行器PID控制器68-70
• 5.2.2 MS5611氣壓計(jì)定高70-71
• 5.3 基于互補(bǔ)濾波器的姿態(tài)估計(jì)71-73
• 5.4 四旋翼飛行器配置軟件73-74
• 5.5 四旋翼飛行器飛行試驗(yàn)74-76
• 5.5.1 飛行模式75
• 5.5.2 控制器參數(shù)整定75-76
• 5.6 飛行結(jié)果分析76
• 5.7 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-82
• 致謝82-83
• 附錄83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：521406