多螺旋翼无人机飞行控制系统设计及实现

发布时间：2017-11-28 13:16

  本文关键词：多螺旋翼无人机飞行控制系统设计及实现

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【摘要】：随着科学技术的不断进步,多螺旋翼无人机越来越融入人们的生活。比如在煤场自燃监测、森林火灾预防等工作中,多螺旋翼无人机都起到了很大的作用。多螺旋翼无人机因其低成本、高安全性、高效率给人们生活带来了极大的便捷,因此设计一个多螺旋翼无人机飞行控制系统是很有必要的。本文自主设计的四旋翼无人机飞行控制系统,包括四旋翼无人机组成,飞行控制系统设计和飞行控制系统实现三个方面。在四旋翼无人机组成方面,主要是介绍了无人机的飞行原理和机械结构以及相应检测单元的芯片选型,芯片选型主要介绍所选芯片的功能及相应的硬件电路图和电路原理图。飞行控制系统设计方面首先对四旋翼无人机飞行控制系统做整体分析,然后对飞行控制系统的各个环节进行设计,包括对滤波器、姿态控制以及串级PID的设计,在控制系统的各部分设计中给出具体的流程图。飞行控制系统实现方面主要是对设计部分的实现,主要包括滤波器的实现、姿态控制的实现以及串级PID的实现。本文利用空气动力学原理对电机进行相应的调节,得到四旋翼无人机飞行控制的原始数据。滤波器的实现就是将收集的原始数据通过IIR滤波器进行相应的滤波处理,滤波处理主要是过滤容易引起很大误差的数据。而姿态控制的实现是把处理后的数据导入四元数算法求出欧拉角,得出四旋翼无人机的偏转角度。串级PID的实现是反复对四旋翼无人机的姿态角进行调节,保持无人机飞行的稳定性。最后对四旋翼无人机的飞行控制系统进行测试,先对系统的各个模块进行测试,然后是整个系统的测试,分析相应的数据并进行现场测试,现场测试结果表明四旋翼无人机飞行控制系统具有很好的稳定性。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279;V249.1

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1 宋亚平;浅谈旋翼的防腐维护[J];航空维修与工程;2004年04期

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本文编号：1234092