本文關(guān)鍵詞：基于APM飛控板的模型直升機(jī)控制技術(shù)研究

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【摘要】：最近幾年,無(wú)人直升機(jī)由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)如價(jià)格低、噪聲小、可以垂直起飛和降落、機(jī)動(dòng)靈敏,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、軍用領(lǐng)域和娛樂(lè)領(lǐng)域等方面得到了普遍的應(yīng)用。但是由于無(wú)人直升機(jī)的控制系統(tǒng)具有高度的復(fù)雜性和強(qiáng)耦合性,所以如何實(shí)現(xiàn)無(wú)人直升機(jī)的穩(wěn)定控制是無(wú)人機(jī)學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)。本文以模型直升機(jī)為研究平臺(tái),主要針對(duì)模型直升機(jī)的硬件設(shè)計(jì)改進(jìn)、模型建模和PID控制方法來(lái)展開(kāi)具體研究工作。首先,系統(tǒng)性的論述了無(wú)人直升機(jī)的研究背景、研究意義以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,針對(duì)無(wú)人直升機(jī)目前存在的問(wèn)題和發(fā)展形勢(shì),提出本課題的主要研究?jī)?nèi)容。其次,為了提高飛控板的穩(wěn)定性,更好的控制模型直升機(jī)完成飛行任務(wù),對(duì)原APM飛控板進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)的改進(jìn),從而模型直升機(jī)的控制部分可分為主控制板部分和GPS部分。整個(gè)硬件控制平臺(tái)包括微處理器部分、無(wú)線通信部分、慣性測(cè)量部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分和電源部分等五個(gè)部分。最后,根據(jù)建立的模型直升機(jī)非線性動(dòng)態(tài)模型并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種PID控制算法結(jié)構(gòu),提高了響應(yīng)速度,減小了系統(tǒng)誤差,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高,同時(shí),并搭建Simulink仿真模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),得到系統(tǒng)的仿真結(jié)果圖,證明了PID控制算法應(yīng)用在模型直升機(jī)上的可行性。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人直升機(jī) 硬件設(shè)計(jì)改進(jìn) PID控制 Simulink仿真
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V278
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 無(wú)人直升機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 飛控板硬件設(shè)計(jì)改進(jìn)、系統(tǒng)構(gòu)成和飛行試驗(yàn)16-37
• 2.1 APM飛控板硬件設(shè)計(jì)改進(jìn)16-27
• 2.1.1 電源部分設(shè)計(jì)原理18-19
• 2.1.2 主芯片部分設(shè)計(jì)原理19-20
• 2.1.3 傳感器、遙控芯片、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和接口部分設(shè)計(jì)原理20-21
• 2.1.4 GPS模塊部分設(shè)計(jì)原理21-23
• 2.1.5 APM飛控板PCB設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)23-27
• 2.2 模型直升機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成27-31
• 2.2.1 控制系統(tǒng)27-30
• 2.2.2 動(dòng)力系統(tǒng)30-31
• 2.2.3 機(jī)械系統(tǒng)31
• 2.3 飛行試驗(yàn)31-32
• 2.4 設(shè)計(jì)新款飛控板32-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 模型直升機(jī)模型建立與分析37-50
• 3.1 坐標(biāo)系建立及變換37-39
• 3.2 動(dòng)力學(xué)模型39-48
• 3.2.1 模型直升機(jī)的操縱原理39-40
• 3.2.2 動(dòng)力學(xué)方程建立40-48
• 3.3 總的模型直升機(jī)數(shù)學(xué)模型48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 PID控制器設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果分析50-71
• 4.1 PID控制器設(shè)計(jì)50-64
• 4.1.1 PID控制器的基本原理50-51
• 4.1.2 模型直升機(jī)的PID控制器設(shè)計(jì)51-53
• 4.1.3 模型直升機(jī)數(shù)學(xué)模型Simulink仿真圖53-63
• 4.1.4 模型直升機(jī)PID控制Simulink仿真圖63-64
• 4.2 仿真結(jié)果分析64-70
• 4.3 本章小結(jié)70-71
• 第五章 結(jié)論與展望71-73
• 5.1 結(jié)論71
• 5.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 在學(xué)期間的研究成果77-78
• 致謝78

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