小型无人机云台控制系统的设计与实现
发布时间：2021-01-26 13:39
近年来,无人机（UAV）在民用与军事领域的应用越来越广泛,其中,机载云台的稳定控制是低空拍摄、海上检测、低空遥感应用中的核心技术。本论文设计了一套完整的三自由度机载云台控制系统,从云台的系统组成、状态检测、数学模型与控制方法四个方面展开了深入的研究。其主要研究内容如下:（1）该设计的云台控制系统主要由机械转轴结构、无刷直流电机（BLDCM）、传感器、主控器与交互系统组成。BLDCM采用多极对数的表贴式电机,使用DRV8313芯片配合SPWM与SVPWM弦波调制方法进行驱动,并利用低端电流检测方案进行3shunt电流采样;传感器则采用捷联惯性导航传感器与磁编码器结合的方式;主控器采用带有FPU功能的32位嵌入式芯片STM32F407VGT6,并搭载了FreeRTOS系统与DSP运算库;交互系统则采用Qt搭建GUI界面,并实现与云台系统的通讯。（2）建立了云台系统的坐标系,配合捷联惯性导航理论实现了云台姿态信息的精准获取,同时,提出了一种基于双MPU6050与磁编码器结合的电机转子位置获取的新方法。（3）从三相静止坐标系、两相静止坐标系与两相旋转坐标系下分析BLDCM的物理方程式,通过Cl...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BLDCM物理结构图：凸极式、隐极式、实物图
图 2-3 电流检测电路图示了实际采样的三相电流波形。由于三相电流检测电路的元，需要对偏置值和放大系数进行细微的调整。具体方法为动，此时获取到的电流平均值作为偏置值，再调节电机驱的峰值大小作为放大系数矫正因子，通过放大倍数计算可以。校准后的电流及其其他坐标系下的波形见 4.1 节。图 2-4 实际采样的电机三相电流波形图
图 2-3 电流检测电路图 显示了实际采样的三相电流波形。由于三相电流检测电路的元件致，需要对偏置值和放大系数进行细微的调整。具体方法为：将行驱动，此时获取到的电流平均值作为偏置值，再调节电机驱动为流的峰值大小作为放大系数矫正因子，通过放大倍数计算可以估值。校准后的电流及其其他坐标系下的波形见 4.1 节。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于反电动势PLL法的PMSM无传感器控制研究[J]. 杨立永,谢晓峰,陈智刚. 电力电子技术. 2016(12)
[2]基于扩展卡尔曼滤波器的PMSM无传感器矢量控制仿真设计[J]. 周双飞,黄海波,简炜. 湖北汽车工业学院学报. 2016(04)
[3]基于STM32F4的机载三轴云台控制器设计[J]. 王成波,戈振扬,贺勇,顾文杰,雷锦涛. 中国农机化学报. 2016(08)
[4]基于AVR单片机的云台控制系统设计与实现[J]. 宋健. 现代电子技术. 2016(13)
[5]基于低频旋转电压信号注入的PMSM初始定位[J]. 林燕强,邱建琪. 微电机. 2016(04)
[6]多旋翼无人飞行器机载云台的复合稳定控制方法[J]. 王日俊,白越,续志军,张欣. 电光与控制. 2016(04)
[7]基于遗传算法的云台控制系统的参数优化[J]. 潘广全,王伟. 电子设计工程. 2015(14)
[8]基于高频方波信号注入的PMSM无传感器低速运行研究[J]. 王莉娜,郝强. 电气传动. 2015(06)
[9]基于FreeRTOS的嵌入式云台控制系统设计[J]. 朱耀麟,樊佩. 电子技术应用. 2015(05)
[10]基于反电动势检测的直流无刷电机步进启动分析[J]. 张俊贺,殳国华,陈海滨. 电气自动化. 2014(05)
硕士论文
[1]融合Camshift和粒子滤波算法的云台目标跟踪系统设计[D]. 陈杏源.华南理工大学 2016
[2]基于滑模变结构控制算法的直线开关磁阻电机位置控制研究[D]. 李秋德.华南理工大学 2016
[3]基于状态反馈的四轮转向叉车LQR优化控制研究[D]. 贺妍.合肥工业大学 2016
[4]无感无刷直流电机控制器的研究[D]. 罗斌.湖南大学 2016
[5]四旋翼无人机载云台的建模与控制研究[D]. 王晓晓.沈阳航空航天大学 2016
[6]基于滑膜观测器的船舶永磁推进电机矢量控制研究[D]. 张亚培.大连海事大学 2015
[7]基于STM32低功耗云台控制系统设计[D]. 周官喜.青岛理工大学 2012
[8]永磁同步电机位置控制技术研究[D]. 阚侃.华南理工大学 2012
[9]基于MA优化的二级倒立摆系统LQR控制器设计[D]. 张晶.山西大学 2012
[10]一种基于ARM的二自由度云台伺服控制系统研究[D]. 严文.武汉科技大学 2012
本文编号：3001210
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BLDCM物理结构图：凸极式、隐极式、实物图
图 2-3 电流检测电路图示了实际采样的三相电流波形。由于三相电流检测电路的元，需要对偏置值和放大系数进行细微的调整。具体方法为动，此时获取到的电流平均值作为偏置值，再调节电机驱的峰值大小作为放大系数矫正因子，通过放大倍数计算可以。校准后的电流及其其他坐标系下的波形见 4.1 节。图 2-4 实际采样的电机三相电流波形图
图 2-3 电流检测电路图 显示了实际采样的三相电流波形。由于三相电流检测电路的元件致，需要对偏置值和放大系数进行细微的调整。具体方法为：将行驱动，此时获取到的电流平均值作为偏置值，再调节电机驱动为流的峰值大小作为放大系数矫正因子，通过放大倍数计算可以估值。校准后的电流及其其他坐标系下的波形见 4.1 节。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于反电动势PLL法的PMSM无传感器控制研究[J]. 杨立永,谢晓峰,陈智刚. 电力电子技术. 2016(12)
[2]基于扩展卡尔曼滤波器的PMSM无传感器矢量控制仿真设计[J]. 周双飞,黄海波,简炜. 湖北汽车工业学院学报. 2016(04)
[3]基于STM32F4的机载三轴云台控制器设计[J]. 王成波,戈振扬,贺勇,顾文杰,雷锦涛. 中国农机化学报. 2016(08)
[4]基于AVR单片机的云台控制系统设计与实现[J]. 宋健. 现代电子技术. 2016(13)
[5]基于低频旋转电压信号注入的PMSM初始定位[J]. 林燕强,邱建琪. 微电机. 2016(04)
[6]多旋翼无人飞行器机载云台的复合稳定控制方法[J]. 王日俊,白越,续志军,张欣. 电光与控制. 2016(04)
[7]基于遗传算法的云台控制系统的参数优化[J]. 潘广全,王伟. 电子设计工程. 2015(14)
[8]基于高频方波信号注入的PMSM无传感器低速运行研究[J]. 王莉娜,郝强. 电气传动. 2015(06)
[9]基于FreeRTOS的嵌入式云台控制系统设计[J]. 朱耀麟,樊佩. 电子技术应用. 2015(05)
[10]基于反电动势检测的直流无刷电机步进启动分析[J]. 张俊贺,殳国华,陈海滨. 电气自动化. 2014(05)
硕士论文
[1]融合Camshift和粒子滤波算法的云台目标跟踪系统设计[D]. 陈杏源.华南理工大学 2016
[2]基于滑模变结构控制算法的直线开关磁阻电机位置控制研究[D]. 李秋德.华南理工大学 2016
[3]基于状态反馈的四轮转向叉车LQR优化控制研究[D]. 贺妍.合肥工业大学 2016
[4]无感无刷直流电机控制器的研究[D]. 罗斌.湖南大学 2016
[5]四旋翼无人机载云台的建模与控制研究[D]. 王晓晓.沈阳航空航天大学 2016
[6]基于滑膜观测器的船舶永磁推进电机矢量控制研究[D]. 张亚培.大连海事大学 2015
[7]基于STM32低功耗云台控制系统设计[D]. 周官喜.青岛理工大学 2012
[8]永磁同步电机位置控制技术研究[D]. 阚侃.华南理工大学 2012
[9]基于MA优化的二级倒立摆系统LQR控制器设计[D]. 张晶.山西大学 2012
[10]一种基于ARM的二自由度云台伺服控制系统研究[D]. 严文.武汉科技大学 2012
本文编号：3001210
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