本文關(guān)鍵詞：基于ARM9的無人飛行器控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 四軸飛行器 ARM9 姿態(tài)算法 數(shù)據(jù)融合 串級PID

【摘要】：四軸無人飛行器是近幾年興起的微小型無人飛行器的一種,由于其靈活的飛行性能和廣泛的應(yīng)用前景,一時間吸引了眾多研究者參與到四軸飛行器的研究中來。本文以四軸飛行器控制器設(shè)計為主線,闡述了四軸飛行器飛行控制原理和方法、電子調(diào)速器原理與設(shè)計、多傳感器信息采集及信息融合、飛行器姿態(tài)解算及導(dǎo)航、飛行器動力輸出控制及PID算法等;此外,用試驗的方法分析了數(shù)據(jù)融合算法的效果,對比分析了兩種姿態(tài)解算方法的優(yōu)缺點(diǎn),對比分析了經(jīng)典PID算法和串級PID算法在動力輸出控制中的控制效果,得出了一些有參考價值的結(jié)論;在硬件設(shè)計方面,本文設(shè)計制作了基于ARM9微處理器的飛行控制器以及基于AVR單片機(jī)的電子調(diào)速器,文中對電路作用和設(shè)計原理做了簡要的介紹,并在總體試驗中對硬件的可行性進(jìn)行了驗證;在飛行控制器軟件設(shè)計方面,從軟件算法的原理入手,介紹了幾種姿態(tài)解算算法和數(shù)據(jù)融合原理,以及對串級PID算法的原理分析,在文中給出了這幾種算法的程序流程圖,最后通過實驗的方法對比了不同算法的可行性及優(yōu)缺點(diǎn),為進(jìn)一步研究提供參考。通過整體的理論研究以及實物制作,到最后的試驗檢測,本文所設(shè)計的四軸飛行器控制器經(jīng)過試驗檢驗,基本能夠滿足控制要求。
【關(guān)鍵詞】：四軸飛行器 ARM9 姿態(tài)算法 數(shù)據(jù)融合 串級PID
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.12
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 引言6-11
• 1.1 四軸飛行器概述6-7
• 1.2 四軸飛行器研究現(xiàn)狀7-9
• 1.3 相關(guān)基礎(chǔ)知識介紹9-11
• 1.3.1 導(dǎo)航參考坐標(biāo)系9-10
• 1.3.2 飛行器姿態(tài)角的定義10-11
• 第二章 四軸飛行器控制理論與控制模型11-25
• 2.1 四軸飛行器控制要素11-16
• 2.1.1 四軸飛行器飛行原理11
• 2.1.2 四軸飛行器的運(yùn)動控制11-16
• 2.2 四軸飛行器的控制模型16-19
• 2.2.1 坐標(biāo)變換16-18
• 2.2.2 控制模型18-19
• 2.3 四軸飛行器控制算法19-25
• 2.3.1 姿態(tài)解算算法19-22
• 2.3.2 卡爾曼（Kalman）濾波算法22-25
• 第三章 四軸飛行器控制系統(tǒng)硬件設(shè)計25-49
• 3.1 基于ATMEGA8的電子調(diào)速器設(shè)計與實現(xiàn)25-35
• 3.1.1 無刷電機(jī)原理25-28
• 3.1.2 電子調(diào)速器電路設(shè)計28-31
• 3.1.3 電子調(diào)速器軟件設(shè)計31-35
• 3.2 基于ARM9微處理器的四軸飛行器飛行控制板設(shè)計與實現(xiàn)35-46
• 3.2.1 ARM9微處理器及傳感器介紹35-40
• 3.2.2 飛控板硬件電路設(shè)計40-42
• 3.2.3 飛控程序設(shè)計42-46
• 3.3 基于IIC總線的四軸飛行器通信系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)46-49
• 第四章 試驗與結(jié)果分析49-68
• 4.1 數(shù)據(jù)融合算法試驗49-54
• 4.1.1 加速度計工作原理49-51
• 4.1.2 陀螺儀工作原理51
• 4.1.3 加速度計和陀螺儀數(shù)據(jù)融合51-54
• 4.2 互補(bǔ)濾波姿態(tài)解算法54-58
• 4.2.1 算法原理54-56
• 4.2.2 試驗對比驗證及結(jié)論56-58
• 4.3 卡爾曼濾波器（Kalman Filter）58-62
• 4.3.1 卡爾曼濾波算法實現(xiàn)58-59
• 4.3.2 試驗結(jié)果及分析59-62
• 4.3 電機(jī)控制算法62-68
• 4.3.1 控制算法數(shù)學(xué)模型62
• 4.3.2 控制模型線性化處理62-63
• 4.3.3 PID控制器設(shè)計63-65
• 4.3.4 試驗及結(jié)論65-68
• 第五章 結(jié)論及展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 附錄一 飛控板電路原理圖72-73
• 附錄二 電子調(diào)速器電路原理圖73-74
• 致謝74-76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王帥;魏國;;卡爾曼濾波在四旋翼飛行器姿態(tài)測量中的應(yīng)用[J];兵工自動化;2011年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 項鳳濤;捷聯(lián)慣導(dǎo)算法和組合導(dǎo)航濾波的精細(xì)積分方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

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本文編號：944682