无人飞行器飞行控制系统软件设计与应用

发布时间：2018-08-02 17:53

【摘要】：飞行控制系统是飞行器自主飞行的核心,被称为飞行器的大脑。控制系统的好坏直接影响无人飞行器的飞行状况。本文选择涵道共轴双旋翼式无人飞行器作为控制对象,深入研究飞行控制系统软件设计及应用部分,对不同的控制通道设计合理的控制律,着重研究控制系统的软件实现。首先,从飞行控制系统的软件应用环境着手,针对飞行控制系统对空间资源、系统稳定性等方面的要求选用STM32控制器作为主控制器;分析飞行控制系统的软件功能需求提出了控制软件的总体设计方案,对该涵道共轴双旋翼无人飞行器的横纵向通道控制律、航向通道控制律、高度通道控制律等进行设计。其次,采用模块化设计理念设计了信号处理、控制律设计以及变量内存管理等模块,并对无人飞行器的横纵向通道控制律、航向通道控制律、高度通道控制律进行了软件实现;还进行了地面控制站的软件开发,地面控制站采用C#软件设计完成。地面站可以实现实时数据监视以及数据保存功能。最后,通过飞行器飞行调试实验测试本文设计的飞行控制系统软件部分。实验显示本文设计的飞行控制软件可以实现对飞行器各通道的有效控制,实验效果基本满足设计要求,验证了本文飞行控制系统软件设计是成功的。
[Abstract]:Flight control system (FCS) is the core of autonomous flight of aircraft and is called the brain of aircraft. The quality of the control system directly affects the flight condition of unmanned aerial vehicle (UAV). In this paper, chuck-coaxial dual-rotor unmanned aerial vehicle is chosen as the control object, and the software design and application of flight control system are deeply studied. For different control channels, reasonable control laws are designed, and the software realization of the control system is emphatically studied. Firstly, the STM32 controller is selected as the main controller to meet the requirements of the flight control system in terms of space resources and system stability from the point of view of the software application environment of the flight control system. Based on the analysis of the function requirements of flight control system, the overall design scheme of the control software is put forward. The control law of the horizontal and longitudinal channel, the course channel and the altitude channel control law of the culvert coaxial double rotor unmanned aerial vehicle are designed. Secondly, the modules of signal processing, control law design and variable memory management are designed by using the modular design concept. The control law of horizontal and longitudinal channel, course channel and altitude channel of unmanned aerial vehicle are realized by software. The ground control station is designed with C # software. The ground station can realize the function of real-time data monitoring and data saving. Finally, the flight control system software designed in this paper is tested by flight debugging experiment. The experimental results show that the flight control software designed in this paper can effectively control every channel of the aircraft, and the experimental results basically meet the requirements of the design. It is verified that the software design of the flight control system in this paper is successful.
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.1

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本文编号：2160215