本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器遠(yuǎn)程控制與跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 四旋翼飛行器 串級PID GSM 遠(yuǎn)程控制跟蹤 手持設(shè)備

【摘要】：四旋翼飛行器以其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢,易于控制算法的實(shí)現(xiàn),近年來成為無人飛行器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著四旋翼飛行器硬件結(jié)構(gòu)、姿態(tài)檢測算法、控制器設(shè)計(jì)的成熟以及高效率電機(jī)和大容量動力電池的出現(xiàn),四旋翼飛行器對遠(yuǎn)程飛行表現(xiàn)出越來越大的需求,但其傳統(tǒng)通信數(shù)據(jù)鏈傳輸距離比較有限,且數(shù)據(jù)多采用單向傳輸。本文通過對現(xiàn)有四旋翼飛行器系統(tǒng)進(jìn)行研究,將成熟的GSM移動通信網(wǎng)引入四旋翼飛行器控制系統(tǒng),對其硬件及軟件系統(tǒng)進(jìn)行改造,并開發(fā)配套的手持嵌入式設(shè)備,以求實(shí)現(xiàn)對四旋翼飛行器的遠(yuǎn)程控制及位置跟蹤。本文首先對四旋翼飛行器飛行原理及其動力學(xué)特性進(jìn)行了簡單分析,在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立,并基于經(jīng)典PID控制為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了串級PID控制器,搭建MATLAB/Simulink環(huán)境下系統(tǒng)仿真平臺,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的控制算法的有效性。其次,選配各部分器件搭建了基于開源飛控板的硬件實(shí)物平臺并完成了各部分的軟件設(shè)計(jì),通過引入GSM模塊對系統(tǒng)控制信號輸入方式進(jìn)行了擴(kuò)充改造,使系統(tǒng)控制方式能在航模遙控器和開發(fā)的手持設(shè)備之間切換,通過調(diào)試參數(shù)完成了對飛行器姿態(tài)的穩(wěn)定控制,并在此基礎(chǔ)上為飛行器設(shè)置了7種基本的飛行模式。隨后,完成了手持遠(yuǎn)程控制與跟蹤設(shè)備的硬件電路的設(shè)計(jì)和實(shí)物的焊接,為保證通信的準(zhǔn)確性自定義了飛行器和手持設(shè)備之間信息傳遞的格式,并對兩者的GPS坐標(biāo)信息進(jìn)行處理得到相對距離和方位,結(jié)合由手持設(shè)備慣性導(dǎo)航器件設(shè)計(jì)的三維電子指南針實(shí)現(xiàn)對四旋翼飛行器位置的實(shí)時跟蹤,在μCGUI圖形系統(tǒng)的支持下設(shè)計(jì)了美觀實(shí)用的用戶界面。對四旋翼飛行器和手持設(shè)備進(jìn)行的聯(lián)合測試表明,系統(tǒng)各部分能夠正常運(yùn)行,能夠通過手持設(shè)備發(fā)送遠(yuǎn)程控制指令使飛行器完成預(yù)設(shè)的飛行模式,并能夠接收到飛行器定期傳回的位置信息實(shí)現(xiàn)對飛行器的位置跟蹤。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼飛行器 串級PID GSM 遠(yuǎn)程控制跟蹤 手持設(shè)備
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題研究的背景與意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 本文的主要工作和章節(jié)安排11-13
• 2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)與功能模塊硬件選型13-17
• 2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)13-14
• 2.2 功能模塊硬件選型14-16
• 2.2.1 GSM移動通信模塊14-15
• 2.2.2 GPS定位導(dǎo)航模塊15
• 2.2.3 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航模塊15-16
• 2.3 本章小結(jié)16-17
• 3 四旋翼飛行器系統(tǒng)建模與仿真17-35
• 3.1 四旋翼飛行器的飛行原理17-20
• 3.2 四旋翼飛行器數(shù)學(xué)模型的建立20-26
• 3.2.1 坐標(biāo)系和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣建立20-22
• 3.2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立22-26
• 3.3 四旋翼飛行器控制算法設(shè)計(jì)與仿真26-34
• 3.3.1 四旋翼飛行器串級PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)27
• 3.3.2 位置回路PID控制27-29
• 3.3.3 姿態(tài)回路積分分離PID控制29-31
• 3.3.4 MATLAB/Simulink仿真及結(jié)果分析31-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 四旋翼飛行器平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)35-47
• 4.1 四旋翼飛行器系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)35-37
• 4.2 四旋翼飛行器系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)37-44
• 4.2.1 主程序設(shè)計(jì)37-39
• 4.2.2 系統(tǒng)的初始化39-40
• 4.2.3 控制信號輸入40-42
• 4.2.4 姿態(tài)解算設(shè)計(jì)42-43
• 4.2.5 姿態(tài)控制設(shè)計(jì)43-44
• 4.2.6 電機(jī)控制設(shè)計(jì)44
• 4.3 飛行控制實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析44-45
• 4.4 遠(yuǎn)程控制飛行模式設(shè)置45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 5 手持遠(yuǎn)程控制與跟蹤設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)47-66
• 5.1 手持設(shè)備功能與框架設(shè)計(jì)47-48
• 5.2 手持設(shè)備硬件電路設(shè)計(jì)48-52
• 5.2.1 主控制器選擇及引腳分配48-49
• 5.2.2 系統(tǒng)電源管理電路49-50
• 5.2.3 方位姿態(tài)傳感器外圍電路設(shè)計(jì)50-51
• 5.2.4 手持設(shè)備實(shí)物焊接51-52
• 5.3 手持設(shè)備軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)52-65
• 5.3.1 μCGUI的移植52-54
• 5.3.2 GPS數(shù)據(jù)解析及處理54-57
• 5.3.3 GSM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)57-60
• 5.3.4 三維電子指南針的設(shè)計(jì)60-62
• 5.3.5 用戶界面的設(shè)計(jì)與功能測試62-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70-71

【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：793442