本文關(guān)鍵詞：基于DSP的有纜六旋翼飛行控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 有纜六旋翼 TMS320F28335 模糊滑�？刂� 嵌入式系統(tǒng)

【摘要】：隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,多旋翼無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。此類無(wú)人機(jī)能量來(lái)源依靠容量有限的機(jī)載電池,因此飛行時(shí)間和機(jī)載能力都受到了限制,這對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)的應(yīng)用推廣造成了障礙。本文從能量供給問(wèn)題出發(fā),提出了一種通過(guò)柔性線纜進(jìn)行地面供電的方法。這種方法能夠解決無(wú)人機(jī)續(xù)航和機(jī)載電子設(shè)備供電問(wèn)題,使其能夠被用于不間斷定點(diǎn)監(jiān)控、球賽轉(zhuǎn)播及會(huì)場(chǎng)錄制等。有纜六旋翼飛行控制系統(tǒng)主要由六旋翼飛行器、柔性線纜、上位機(jī)和線纜收放器組成。本文對(duì)所使用的柔性線纜和六旋翼飛行器進(jìn)行了非線性模型的建立。設(shè)計(jì)了內(nèi)環(huán)姿態(tài)環(huán)、外環(huán)位置環(huán)的雙閉環(huán)飛行控制器。姿態(tài)控制器使用遺傳優(yōu)化模糊全局滑�？刂�,位置控制使用遺傳優(yōu)化PID控制。在滑�？刂浦屑尤肽：刂�,能夠減輕系統(tǒng)的抖振,從而使直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化頻率降低,進(jìn)而減小機(jī)體的震動(dòng),有效的防止了機(jī)械結(jié)構(gòu)的松動(dòng)。機(jī)載捷聯(lián)慣性導(dǎo)航所使用的傳感器為主流的MEMS傳感器模塊,其中包括三軸陀螺儀、三軸磁力計(jì)、三軸加速度計(jì)和氣壓高度計(jì)。本文對(duì)這些傳感器的特性進(jìn)行了介紹,并分別利用三軸陀螺儀和三軸磁力計(jì)與三軸加速度計(jì)的組合兩種方法對(duì)飛行器姿態(tài)進(jìn)行解算,將兩種解算的結(jié)果利用卡爾曼濾波算法進(jìn)行融合以得到更加精確的姿態(tài)角,從而進(jìn)行精確的導(dǎo)航信息解算。六旋翼飛行控制器的硬件和軟件以TMS320F28335為主控芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)物實(shí)驗(yàn)分為室內(nèi)靜態(tài)測(cè)試和室外動(dòng)態(tài)測(cè)試。靜態(tài)測(cè)試是對(duì)姿態(tài)控制器功能進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明三個(gè)姿態(tài)角能夠跟蹤給定目標(biāo)角度,俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的抖動(dòng)比偏航角要大。動(dòng)態(tài)測(cè)試是對(duì)位置控制器功能進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明有纜六旋翼飛行器能夠?qū)o定的位置目標(biāo)量進(jìn)行跟蹤,抗風(fēng)能力還需進(jìn)一步加強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】：有纜六旋翼 TMS320F28335 模糊滑�？刂� 嵌入式系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-11
• 1.1 引言7
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-10
• 1.3 論文主要工作內(nèi)容10
• 1.4 本章小結(jié)10-11
• 第2章 有纜六旋翼飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及建模11-25
• 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹11-12
• 2.2 系統(tǒng)建模12-24
• 2.2.1 坐標(biāo)系的建立及轉(zhuǎn)換12-13
• 2.2.2 線纜受力分析及非線性模型建模13-16
• 2.2.3 六旋翼飛行原理16-18
• 2.2.4 有纜六旋翼飛行器非線性模型18-23
• 2.2.5 非線性模型的化簡(jiǎn)23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 控制系統(tǒng)25-43
• 3.1 位置控制器設(shè)計(jì)25-31
• 3.1.1 位置環(huán)PID控制器25-27
• 3.1.2 遺傳算法優(yōu)化PID控制器參數(shù)27-31
• 3.2 姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)31-41
• 3.2.1 姿態(tài)環(huán)模糊全局滑�？刂破髟O(shè)計(jì)33-35
• 3.2.2 切換增益的模糊化選擇35-37
• 3.2.3 控制器參數(shù)遺傳優(yōu)化選擇37
• 3.2.4 姿態(tài)控制器仿真37-41
• 3.3 本章小結(jié)41-43
• 第4章 機(jī)載捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)43-53
• 4.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航基本原理43-44
• 4.2 傳感器特性分析44-47
• 4.2.1 陀螺儀特性分析44-45
• 4.2.2 加速度計(jì)特性分析45-46
• 4.2.3 磁力計(jì)特性分析46
• 4.2.4 氣壓高度計(jì)特性分析46-47
• 4.3 導(dǎo)航解算與信息融合47-51
• 4.3.1 六旋翼無(wú)人機(jī)導(dǎo)航解算47-50
• 4.3.2 六旋翼無(wú)人機(jī)導(dǎo)航信息融合50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第5章 飛行控制器硬件及軟件設(shè)計(jì)53-71
• 5.1 飛行控制器硬件設(shè)計(jì)53-62
• 5.1.1 主控模塊54-55
• 5.1.2 電源模塊55-56
• 5.1.3 MEMS傳感器模塊56-61
• 5.1.4 無(wú)線模塊61
• 5.1.5 PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)61-62
• 5.2 飛行控制器軟件設(shè)計(jì)62-69
• 5.2.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)62-63
• 5.2.2 軟件運(yùn)行流程設(shè)計(jì)63-65
• 5.2.3 十軸傳感器模塊配置及應(yīng)用65-67
• 5.2.4 數(shù)字濾波器應(yīng)用67-69
• 5.3 本章小結(jié)69-71
• 第6章 有纜六旋翼飛行實(shí)驗(yàn)71-79
• 6.1 飛行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備71-72
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備71-72
• 6.1.2 飛行實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)72
• 6.2 飛行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果72-77
• 6.2.1 靜態(tài)姿態(tài)環(huán)控制實(shí)驗(yàn)73-74
• 6.2.2 動(dòng)態(tài)位置環(huán)控制實(shí)驗(yàn)74-77
• 6.3 本章小結(jié)77-79
• 第7章 總結(jié)與展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明85-87
• 致謝87-89
• 附錄89-93

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;未來(lái)10年將生產(chǎn)5448架軍用旋翼機(jī)[J];航空維修與工程;2005年01期

2 陸洋;李建波;朱清華;;自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)配平及操縱響應(yīng)特性[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2008年05期

3 道格拉斯·羅伊斯;趙;;民用旋翼機(jī)市場(chǎng)前景不容樂(lè)觀[J];國(guó)際航空;2010年03期

4 徐慧;張伯虎;董文柱;石婷;;多功能無(wú)人旋翼機(jī)在公共安全方面的應(yīng)用[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2011年20期

5 馮磊;佟勇;宋秀峰;;旋翼飛行器概述[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2012年29期

6 金德余;;航宇18-A型旋翼機(jī)[J];直升機(jī)技術(shù);1994年03期

7 蔡汝鴻;;潛水艇載風(fēng)箏式旋翼機(jī)[J];直升機(jī)技術(shù);1994年04期

8 申斌;吳一波;林冬生;;旋翼機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用[J];科技傳播;2013年23期

9 蔡汝鴻;;卡特旋翼機(jī)(三)——精彩紛呈的卡特旋翼機(jī)[J];航空知識(shí);2005年06期

10 李長(zhǎng)江;;新穎奇特的旋翼機(jī)[J];航空知識(shí);1999年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 唐正飛;;旋翼飛行器及其系統(tǒng)發(fā)展研究[A];航空科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展報(bào)告（2010-2011）[C];2011年

2 章洪;;新概念“直升旋翼機(jī)”[A];第六屆中國(guó)科學(xué)家論壇論文匯編[C];2007年

3 ;旋翼無(wú)人機(jī)參賽報(bào)告[A];2004中國(guó)空中機(jī)器人大賽論文匯編[C];2004年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張廣林 張慧;世界旋翼機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和啟示[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2008年

2 李昊;美陸軍將啟動(dòng)高速旋翼機(jī)研制項(xiàng)目[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2011年

3 本報(bào)記者 胡海波;自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)：會(huì)飛的“風(fēng)車”[N];中國(guó)民航報(bào);2011年

4 高翔;美陸軍基于亞太戰(zhàn)略評(píng)估其旋翼機(jī)計(jì)劃[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2012年

5 黎時(shí);1923：旋翼機(jī)問(wèn)世[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2003年

6 姜曙光;未來(lái)十年生產(chǎn)5448架軍用旋翼機(jī)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

7 姜曙光;蒂爾預(yù)測(cè)未來(lái)十年旋翼機(jī)市場(chǎng)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

8 王蘭;輕型軍用旋翼機(jī)市場(chǎng)將步入緊縮期[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2011年

9 記者 劉軍國(guó);日本 美將如期部署“魚(yú)鷹”旋翼機(jī)[N];人民日?qǐng)?bào);2012年

10 李昊;美國(guó)開(kāi)展下一代高速旋翼機(jī)技術(shù)預(yù)研項(xiàng)目[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王超;電控旋翼直升機(jī)氣動(dòng)特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 朱清華;自轉(zhuǎn)旋翼飛行器總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

3 陳淼;自轉(zhuǎn)式無(wú)人旋翼機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

4 魏鵬;旋翼非定常流場(chǎng)的黏性渦數(shù)值模擬方法及其混合方法的研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

5 肖中云;旋翼流場(chǎng)數(shù)值模擬方法研究[D];中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心;2007年

6 彭程;共軸八旋翼無(wú)人飛行器姿態(tài)與航跡跟蹤控制研究[D];吉林大學(xué);2015年

7 鄧寅U，

本文編號(hào)：979299