四旋翼无人直升机飞行控制系统的研究与设计

发布时间：2017-03-16 22:07

  本文关键词：四旋翼无人直升机飞行控制系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 四旋翼无人直升机由于其飞行控制相对容易,安全性也得到了较大的改善,越来越受到研究人员的关注。而四旋翼无人直升机的飞行控制系统是四旋翼无人直升机至关重要的组成部分,它决定了四旋翼无人直升机飞行性能的优劣。 本课题围绕四旋翼无人直升机的自主飞行控制问题,以遥控航模为飞行平台,设计飞行控制系统的总体方案,建立其动力学数学模型;在此基础上,完成了以TMS320F2812为核心的飞行控制系统的软硬件设计,包括器件选型、硬件电路设计、模块化软件设计,并做了大量调试工作,基本解决了设计中存在的问题。同时初步研究了四旋翼无人直升机自主飞行控制方案的设计,为以后执行更复杂的任务例如定点飞行、避障和多机协调飞行等打下一定的基础。 建立完善的四旋翼无人直升机飞行控制系统平台,将有助于进一步拓展对四旋翼无人直升机飞行导航、控制算法和控制系统开发等方面的研究,为未来进一步研究开发满足不同条件的新型的多用途无人机打下坚实的基础。
【关键词】：四旋翼无人直升机 自主飞行 飞行控制系统 数学模型 数字信号处理器
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题背景8-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本课题的科学意义和应用前景13
• 1.4 本文所做的工作13-15
• 2 飞行控制系统总体设计15-22
• 2.1 引言15
• 2.2 飞行平台15-18
• 2.2.1 四旋翼直升机选型15-18
• 2.2.2 四旋翼直升机飞行控制的特点18
• 2.3 四旋翼无人直升机飞行控制系统的基本工作原理18-19
• 2.4 总体方案设计19-21
• 2.4.1 需求分析19
• 2.4.2 飞行控制系统总体结构19-20
• 2.4.3 飞行控制系统设计过程20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 四旋翼无人直升机的数学建模22-28
• 3.1 引言22
• 3.2 PVTOL飞行器22-23
• 3.2.1 PVTOL简介22
• 3.2.2 PVTOL系统描述22-23
• 3.3 四旋翼直升机建模23-27
• 3.3.1 旋翼空气动力学23-24
• 3.3.2 四旋翼直升机简化数学模型24-27
• 3.4 本章小结27-28
• 4 四旋翼无人直升机飞行控制系统硬件设计与实现28-48
• 4.1 引言28
• 4.2 控制系统硬件总体结构28-29
• 4.3 中心控制模块29-31
• 4.4 传感器模块31-37
• 4.4.1 加速度计32
• 4.4.2 角速率陀螺仪32
• 4.4.3 数字罗盘32-33
• 4.4.4 传感器模块电路设计33-36
• 4.4.5 ADC提高精度的一些措施36-37
• 4.5 四电机控制模块37-41
• 4.5.1 直流电机基本原理37-39
• 4.5.2 电机及减速齿轮39
• 4.5.3 电机驱动39-40
• 4.5.4 转速测量40-41
• 4.5.5 四电机控制模块电路设计41
• 4.6 无线通信模块41-44
• 4.7 电源模块44-45
• 4.8 PCB布局排版及其他注意事项45-47
• 4.8.1 PCB布局45-46
• 4.8.2 印刷电路板抗干扰的一些方法46
• 4.8.3 硬件电路设计过程中的心得体会46-47
• 4.9 本章小结47-48
• 5 四旋翼无人直升机飞行控制系统软件设计与实现48-64
• 5.1 引言48
• 5.2 飞行控制系统软件总体设计48-54
• 5.2.1 运动控制总体规划48-49
• 5.2.2 飞行控制系统软件总体结构49-50
• 5.2.3 飞行控制系统软件总体流程图50-52
• 5.2.4 软件开发平台简介52-54
• 5.3 TMS320F2812资源分配54-55
• 5.4 数据采集模块软件设计55-57
• 5.4.1 ADC模块初始化56
• 5.4.2 电子罗盘软件设计56-57
• 5.5 无线通讯模块软件设计57-62
• 5.5.1 工作模式57-58
• 5.5.2 nRF905工作特点58
• 5.5.3 nRF905寄存器配置58-59
• 5.5.4 ShockBurst TX模式59-60
• 5.5.5 ShockBurst RX模式60-62
• 5.6 电机控制模块62-63
• 5.7 本章小结63-64
• 6 飞行控制系统调试与实现64-70
• 6.1 引言64-65
• 6.2 问题分析与解决65-68
• 6.3 本章小结68-70
• 总结与展望70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-77

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王帅;周洋;;用于危险区域物品清理的四旋翼飞行抓捕手[J];兵工自动化;2011年03期

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本文编号：252395