本文關(guān)鍵詞：基于雙模導(dǎo)航的無人機(jī)飛行控制器研究

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【摘要】：近些年來,隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、傳感器技術(shù)、慣性導(dǎo)航算法的成熟,以多旋翼為代表的無人機(jī)得到了快速發(fā)展。多旋翼無人機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)動靈活的特點(diǎn),同時又有一定的負(fù)載能力,被大量應(yīng)用于軍事作戰(zhàn)、航空拍攝、物流配送等領(lǐng)域。飛行控制器是無人機(jī)的核心部分,其優(yōu)劣直接影響無人機(jī)的飛行性能。本文的目的是研究和設(shè)計(jì)一款基于雙模導(dǎo)航(北斗+GPS)的多旋翼無人機(jī)飛行控制器。論文主要工作包括以下幾個方面:研究了無人機(jī)飛行控制基本理論。本文介紹了多旋翼無人機(jī)基本結(jié)構(gòu)和控制方法,并對無人機(jī)姿態(tài)計(jì)算時的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論進(jìn)行了分析。基于某型多旋翼無人機(jī)結(jié)構(gòu),采用PID控制算法,搭建了控制系統(tǒng)模型。設(shè)計(jì)多旋翼無人機(jī)飛行控制器。按照模塊化思想,對主控芯片、各傳感器芯片、雙模導(dǎo)航模塊、電源管理芯片、接口電路等進(jìn)行了硬件選型和電路設(shè)計(jì)。主控芯片選用了STM32系列單片機(jī),傳感器選用了L3GD20H陀螺儀、LSM303D加速度計(jì)和磁力計(jì)、HMC5883數(shù)字磁羅盤和MS5611氣壓計(jì),雙模導(dǎo)航模塊選用了NEO-M8N芯片。本文對所設(shè)計(jì)的無人機(jī)飛行控制器進(jìn)行了測試和相關(guān)指標(biāo)分析。測試結(jié)果表明飛行控制器符合設(shè)計(jì)要求。最后將飛行控制器搭載于某型多旋翼無人機(jī),實(shí)現(xiàn)了飛行。
【關(guān)鍵詞】：多旋翼無人機(jī) 雙模導(dǎo)航 飛行控制器
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 多旋翼應(yīng)用現(xiàn)狀15-17
• 1.2 多旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀17-23
• 1.2.1 多旋翼發(fā)展歷史18-19
• 1.2.2 多旋翼研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容23-25
• 第二章 多旋翼無人機(jī)控制相關(guān)理論和飛行姿態(tài)表示25-37
• 2.1 多旋翼飛行器的主要結(jié)構(gòu)25-26
• 2.2 多旋翼飛行器的運(yùn)動控制原理26-29
• 2.3 多旋翼飛行器的姿態(tài)表示和運(yùn)算29-33
• 2.3.1 多旋翼飛行器飛行坐標(biāo)建立29-30
• 2.3.2 多旋翼飛行器飛行姿態(tài)換算30-33
• 2.4 PID控制原理及仿真33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 第三章 飛行控制器設(shè)計(jì)37-65
• 3.1 總體設(shè)計(jì)37-39
• 3.1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.2 設(shè)計(jì)需求分析38-39
• 3.2 微控制器的選型39-42
• 3.3 傳感器模塊電路設(shè)計(jì)42-50
• 3.3.1 陀螺儀模塊電路設(shè)計(jì)42-44
• 3.3.2 加速度計(jì)和磁力計(jì)模塊電路設(shè)計(jì)44-46
• 3.3.3 磁羅盤模塊電路設(shè)計(jì)46-47
• 3.3.4 氣壓計(jì)模塊電路設(shè)計(jì)47-50
• 3.4 導(dǎo)航模塊電路設(shè)計(jì)50-54
• 3.4.1 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)介紹50-51
• 3.4.2 GNSS系統(tǒng)和GNSS接收機(jī)51-52
• 3.4.3 硬件電路設(shè)計(jì)52-53
• 3.4.4 位置信號的卡爾曼濾波53-54
• 3.5 電源模塊設(shè)計(jì)54-58
• 3.6 其他外圍電路設(shè)計(jì)58-59
• 3.6.1 接口電路設(shè)計(jì)58
• 3.6.2 存儲電路設(shè)計(jì)58-59
• 3.7 無人機(jī)飛行控制器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述59-63
• 3.7.1 軟件總體設(shè)計(jì)59-60
• 3.7.2 主程序控制流程及姿態(tài)控制簡介60-63
• 3.8 本章小結(jié)63-65
• 第四章 多旋翼飛行控制器硬件測試65-73
• 4.1 導(dǎo)航模塊測試65-67
• 4.2 各傳感器靜態(tài)數(shù)據(jù)測試67-70
• 4.3 無人機(jī)動態(tài)測試70-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 論文總結(jié)73
• 5.2 工作展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-81
• 作者簡介81-82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：694221