本文關(guān)鍵詞：微型可變形四旋翼飛行器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：多旋翼飛行器機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)動靈活、飛行穩(wěn)定性好,可以垂直起降、懸停,這些特點(diǎn)使多旋翼飛行器應(yīng)用越來越廣泛。多旋翼飛行器由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在尺寸上可以達(dá)到微型化,從而可以在室內(nèi)、巷道等環(huán)境下飛行。同時近些年來,可穿戴設(shè)備開始興起,盡管只是處于起步階段,但已經(jīng)很好地改善了人類的生活與感知體驗(yàn)。不過目前可穿戴設(shè)備存在功能單一、缺乏創(chuàng)意、產(chǎn)品同質(zhì)化等問題。本文在四旋翼飛行器的研制開發(fā)中融合可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)思想,通過對柔性機(jī)架飛行器模型、變形機(jī)構(gòu)、飛行控制軟硬件平臺及飛行模式等方面進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了微型可變形四旋翼飛行器,其通過變形可以穿戴在手腕上。為了實(shí)現(xiàn)四旋翼飛行器的可穿戴化,本文在詳細(xì)分析四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出使用柔性支架,并且通過變形機(jī)構(gòu)使四旋翼飛行器變形成腕帶來完成可穿戴化的四旋翼飛行器設(shè)計(jì)方案。由于柔性材料的引入,使得機(jī)架有別于傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu),為此本文建立了基于柔性機(jī)架的四旋翼飛行器動力學(xué)模型,并且在動力學(xué)模型中考慮了外界干擾與陀螺力矩。通過對多組空心杯電機(jī)、槳在特定工作電壓下產(chǎn)生的氣動升力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量,確定了該四旋翼飛行器設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)。此外,本文參考開源飛控Ardu Pilot Mega(APM)的電路設(shè)計(jì),結(jié)合微型可變形四旋翼飛行器的需要,完成了飛行控制器硬件設(shè)計(jì)。在APM飛控軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了飛行器的幾種飛行模式,包括回旋鏢模式、跟隨模式和圓周飛行模式。最終,本文研制了微型可變形四旋翼飛行器樣機(jī),該樣機(jī)在真實(shí)飛行試驗(yàn)中,通過調(diào)試PID的參數(shù),可以在飛行過程中保持姿態(tài)穩(wěn)定,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼 柔性機(jī)架 可變形 飛行模式
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V275.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.1.1 課題背景8-9
• 1.1.2 研究的目的和意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 飛行器動力學(xué)模型建立及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 動力來源及運(yùn)動控制原理17-19
• 2.2.1 旋翼轉(zhuǎn)動工作原理17-18
• 2.2.2 四旋翼飛行器工作原理18-19
• 2.3 柔性機(jī)架動力學(xué)分析19-20
• 2.4 坐標(biāo)系變換方法20-22
• 2.5 柔性機(jī)架四旋翼飛行器動力學(xué)模型22-27
• 2.6 測定四旋翼飛行器設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)27-29
• 2.7 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-32
• 2.8 本章小結(jié)32-33
• 第3章 飛行控制板硬件電路設(shè)計(jì)33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 飛行控制硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 飛行控制板硬件設(shè)計(jì)34-41
• 3.3.1 飛行控制器MCU設(shè)計(jì)35
• 3.3.2 USB連接與PPM解碼模塊35
• 3.3.3 磁力計(jì)模塊35-37
• 3.3.4 加速度計(jì)、陀螺儀與氣壓計(jì)模塊37-39
• 3.3.5 空心杯電機(jī)驅(qū)動模塊39
• 3.3.6 5V升壓模塊39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 飛行控制軟件平臺42-49
• 4.1 引言42
• 4.2 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)42
• 4.3 PID控制與DCM解算程序42-45
• 4.4 幾種典型飛行模式45-48
• 4.4.1 回旋鏢模式45-46
• 4.4.2 跟隨模式46-47
• 4.4.3 圓周飛行模式47-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 飛行器樣機(jī)搭建與實(shí)驗(yàn)測試49-56
• 5.1 引言49
• 5.2 微型可變形四旋翼飛行器樣機(jī)搭建49-52
• 5.3 微型可變形四旋翼飛行器飛行參數(shù)調(diào)試52-54
• 5.4 微型可變形四旋翼飛行器飛行效果分析54-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果61-63
• 致謝63

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋亞平;淺談旋翼的防腐維護(hù)[J];航空維修與工程;2004年04期

2 _5^懔，

本文編號：527310