本文關(guān)鍵詞：四軸飛行器定高定點功能的設(shè)計與研究

  更多相關(guān)文章： 四軸飛行器 地面接收機(jī) PC上位機(jī) 通信協(xié)議 設(shè)備巡檢

【摘要】：隨著對慣性導(dǎo)航傳感器研究的成熟和控制算法的日臻完善,四軸飛行器設(shè)計也更加穩(wěn)定可靠。四軸飛行器尺寸較小結(jié)構(gòu)簡單,然而同樣小尺寸的固定翼飛行器甚至都不能實現(xiàn)飛行。四軸飛行器飛行方式靈活多樣,可以實現(xiàn)垂直起降,和懸停等多種功能。當(dāng)今地區(qū)沖突不斷發(fā)生,反恐形勢依然嚴(yán)峻,各國軍方都在研發(fā)自己的無人機(jī),來作為新一代的偵察機(jī)和信號中繼。在民用方面,高壓電線巡檢,森林防火巡查,航拍攝影,農(nóng)業(yè)植保等領(lǐng)域也越來越出現(xiàn)了四軸飛行器的身影。作為一種多輸入、強(qiáng)耦合、多變量、欠驅(qū)動的系統(tǒng),其控制算法有一定的難度。因此,四軸飛行器作為一個高度集成的硬件平臺和信號處理控制算法實踐平臺正受到廣大科研院校的關(guān)注,越來越多的科研工作者投入到四軸飛行器的研發(fā)過程中。一個完整的四軸飛行其系統(tǒng)設(shè)計包含軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩部分。硬件系統(tǒng)設(shè)計主要包含飛行控制器的硬件設(shè)計和地面接收機(jī)的硬件設(shè)計。四軸飛行器飛控采用高性能單片機(jī)處理器通過讀取六軸傳感器、氣壓計、超聲波傳感器、GPS傳感器信息,進(jìn)而獲取完成機(jī)體控制所需的原始數(shù)據(jù)采集。地面接收機(jī)采用高性能單片機(jī)通過NRF24L01同四軸飛行器完成數(shù)據(jù)通信。四旋翼控制器將機(jī)體姿態(tài)信息和傳感器運行狀態(tài)信息傳輸給地面接收機(jī)。軟件系統(tǒng)設(shè)計總共包含三部分的程序設(shè)計,分別為飛行控制器程序設(shè)計,手持式數(shù)據(jù)接收終端程序設(shè)計,以及基于MFC上位機(jī)程序設(shè)計。飛控程序主要實現(xiàn)機(jī)體姿態(tài)控制,和特定飛行功能的實現(xiàn)。手持?jǐn)?shù)據(jù)接收終端實現(xiàn)四軸飛行器飛行數(shù)據(jù)的接收和顯示,并可以通過串口將數(shù)據(jù)顯示到PC上位機(jī)。本文還設(shè)計了手持式終端同飛行控制器之間的通信協(xié)議,手持式終端設(shè)備同上位機(jī)之間的通信協(xié)議。在實際測試中,四軸飛行器夠完成本論文設(shè)計的各種飛行功能,可控性較好。同時四軸飛行器同地面接收機(jī)之間的通信正常。在四軸飛行器上電后會完成對傳感器設(shè)備巡檢,能夠及時發(fā)現(xiàn)和排除硬件故障。地面接收機(jī)同上位機(jī)之間的通信正常,且能顯示飛行器的機(jī)體參數(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。實驗結(jié)果表明,本研究的設(shè)計方案與預(yù)期結(jié)果完全相符,實驗方案切實可行。
【關(guān)鍵詞】：四軸飛行器 地面接收機(jī) PC上位機(jī) 通信協(xié)議 設(shè)備巡檢
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 課題的背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究內(nèi)容和安排12-13
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 系統(tǒng)需求分析與建模14-20
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計需求分析14-16
• 2.2 四軸飛行器機(jī)體簡化模型的建立與分析16-17
• 2.3 四軸飛行數(shù)學(xué)模型的建立與分析17-19
• 2.3.1 兩種坐標(biāo)系的建立及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系17-18
• 2.3.2 四軸飛行器動力學(xué)模型18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計20-33
• 3.1 硬件電路20-22
• 3.1.1 飛行控制器硬件設(shè)計框圖20-21
• 3.1.2 地面接收機(jī)硬件設(shè)計框圖21-22
• 3.2 傳感器特性概述22-28
• 3.2.1 六軸傳感器MPU-605022-23
• 3.2.2 超聲波模塊23
• 3.2.3 氣壓計MS561123-24
• 3.2.4 電磁羅盤HMC588324-25
• 3.2.5 NRF24L01無線通信模塊25-26
• 3.2.6 GPS模塊26
• 3.2.7 電壓轉(zhuǎn)換模塊26-27
• 3.2.8 OLED液晶顯示模塊27-28
• 3.3 硬件原理圖設(shè)計以及PCB設(shè)計28-32
• 3.3.1 采用傳感器芯片的四軸飛行器原理圖設(shè)計28-30
• 3.3.2 采用傳感器芯片的四軸飛行器PCB設(shè)計30-31
• 3.3.3 采用傳感器模塊的四軸飛行器原理圖設(shè)計31
• 3.3.4 采用傳感器芯片的四軸飛行器PCB設(shè)計31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 四軸飛行器程序設(shè)計及實現(xiàn)33-45
• 4.1 總程序設(shè)計33
• 4.2 四軸飛行控制器程序設(shè)計33-38
• 4.2.1 姿態(tài)平衡控制實現(xiàn)33-35
• 4.2.2 懸�？刂�35-36
• 4.2.3 GPS定點控制36-38
• 4.3 地面接收機(jī)程序設(shè)計38-39
• 4.4 地面站上位機(jī)程序設(shè)計39-44
• 4.4.1 MFC串口數(shù)據(jù)接收功能的實現(xiàn)39-40
• 4.4.2 MFC數(shù)據(jù)波形顯示40-41
• 4.4.3 機(jī)體 3D模型的顯示41-42
• 4.4.4 數(shù)據(jù)信息的存儲42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第五章 系統(tǒng)調(diào)試45-56
• 5.1 四軸飛行器實驗樣機(jī)45
• 5.2 姿態(tài)控制45-48
• 5.2.1 姿態(tài)控制功能實現(xiàn)46
• 5.2.2 姿態(tài)控制實踐性能分析驗證46-48
• 5.3 懸停控制48-55
• 5.3.1 基于超聲波模塊的懸停功能實現(xiàn)48-50
• 5.3.2 氣壓計定高功能實現(xiàn)50-51
• 5.3.3 懸停實測波形分析51-52
• 5.3.4 GPS定點功能實現(xiàn)52-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 附錄59-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作60-61
• 致謝61

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 辛磊;四軸飛行器定高定點功能的設(shè)計與研究[D];青島理工大學(xué);2016年

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本文編號：873046