无人直升机控制系统设计及控制方法研究

发布时间：2017-04-18 11:01

  本文关键词：无人直升机控制系统设计及控制方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无人机广泛应用在国防建设和国民经济建设中。无人直升机由于其自身的特点和应用领域,对它的研究有着理论意义、工程意义和经济意义。 从工程应用的角度出发,在充分考虑了无人直升机特点的基础上,设计了飞行控制器。该控制器通过机载传感器获取无人直升机的姿态信息,并将姿态信息和直升机的操纵数据一起回传地面站。飞控器硬件设计中充分利用了80C196KC的性能,对实际飞行时可能出现的状况硬件上做了相应的预防。飞控器软件设计按照直升机控制的特点,本着实时的原则进行了设计。实现了多路HSI同时中断,并对代码进行了优化。同时根据系统的要求,设计了通讯协议。地面站设计利用了数据库技术,对遥测数据实时接收显示并存储。 发展高性能的无人直升机需要有精确、实际的动力学模型。从辨识的角度,在设计好的直升机飞行实验基础上,对悬停状态下模型直升机各通道操纵量,加了持续激励信号,采集得到试飞数据。对飞行数据进行了分析。得到了每个通道的输入输出数学模型。另外,对每个通道中存在的耦合关系进行了研究,并给出了数学模型。 利用各通道数学模型,研究了无人直升机的飞行控制技术,设计了控制率,得到了比较好的仿真效果。
【关键词】：无人直升机 系统辨识 飞行控制 硬件设计 单片机 软件设计
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V249
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第一章 绪论7-14
• 1．1 引 言7-10
• 1．1．1 无人机概述7-9
• 1．1．2 论文背景及研究意义9-10
• 1．2 系统总体方案设计10-13
• 1．2．1 需求分析10
• 1．2．2 无人直升机控制系统总体测控方案10-11
• 1．2．3 设计过程11
• 1．2．4 实验条件11-12
• 1．2．5 模型直升机的特点12-13
• 1．3 论文结构安排13-14
• 第二章系统建模的数学基础14-28
• 2．1 系统辨识14-17
• 2．1．1 辨识原理14-15
• 2．1．2 辨识的内容与步骤15-16
• 2．1．3 建模的两种基本方法16-17
• 2．2 辨识方法17-20
• 2．2．1 非参数模型辨识方法17-18
• 2．2．2 参数模型辨识方法18-20
• 2．3 开环辨识问题的实际考虑20-23
• 2．3．1 模型类的选择20-21
• 2．3．2 准则函数的选择21-22
• 2．3．3 算法初始值的选择22-23
• 2．4 无人直升机的数学建模23-27
• 2．4．1 模型直升机的特点23-24
• 2．4．2 辨识用外加激励的选择24-25
• 2．4．3 模型直升机建模25-27
• 本章小结27-28
• 第三章 数据采编系统方案设计28-50
• 3．1 飞行数据采编系统总体方案设计28-34
• 3．1．1 整体系统描述28-29
• 3．1．2 飞行平台29-31
• 3．1．3 系统其它组成部件31-34
• 3．2 控制器硬件设计34-40
• 3．2．1 控制器设计原则35-37
• 3．2．2 控制器硬件基本组成37-38
• 3．2．3 控制器硬件内核设计38-39
• 3．2．4 CPU内核的端口分配39
• 3．2．5 控制器的串口通讯39-40
• 3．3 控制器软件设计40-44
• 3．3．1 控制器软件需求分析40
• 3．3．2 软件设计总体框架40-43
• 3．3．3 飞行控制器通讯软件设计43-44
• 3．4 地面站的设计44-49
• 3．4．1 地面站概述44-45
• 3．4．2 ODBC及 MFC提供的 ODBC数据库类45
• 3．4．3 在 VC中运用 ODBC实现地面站设计45-49
• 本章小结49-50
• 第四章 无人直升机模型的建立50-82
• 4．1 数据的采集与数据处理程序设计51-53
• 4．1．1 干扰值的产生和预防51-52
• 4．1．2 采集数据的预处理52-53
• 4．2 倾斜通道模型辨识53-63
• 4．2．1 倾斜通道简介53-54
• 4．2．2 原始数据的获得与处理54-57
• 4．2．3 模型的建立57-59
• 4．2．4 模型验证59-60
• 4．2．5 横向周期变矩持续输入下的耦合关系60-63
• 4．3 俯仰通道模型辨识63-69
• 4．3．1 俯仰通道简介63-64
• 4．3．2 原始数据获得与处理64-65
• 4．3．3 模型的建立65-66
• 4．3．4 模型验证66
• 4．3．5 纵向周期变矩持续输入下的藕合关系66-69
• 4．4 航向通道模型辨识69-76
• 4．4．1 航向通道简介69-70
• 4．4．2 原始数据获得与处理70-71
• 4．4．3 模型的建立71-72
• 4．4．4 模型验证72-73
• 4．4．5 航向操纵量输入下的藕合关系73-76
• 4． 5 航向通道陀螺仪的辨识76-81
• 4．5．1 陀螺仪简介76-77
• 4．5．2 陀螺仪辨识的必要性及模型结构的获得77-78
• 4．5．3 参数的辨识78-80
• 4．5．4 结论80-81
• 本章小结81-82
• 第五章 模型直升机控制方法研究82-97
• 5．1 模型直升机的横侧向控制82-86
• 5．1．1 倾斜通道姿态保持控制率设计82-84
• 5．1．2 横向向周期变矩输入下的航向保持控制率设计84-86
• 5．2 模型直升机的纵向控制86-92
• 5．2．1 俯仰通道姿态保持控制率设计86-90
• 5．2．2 纵向周期变矩输入下的航向保持控制率设计90-92
• 5．3 模型直升机的航向控制92-96
• 5．3．1 航向通道姿态保持控制率设计92-94
• 5．3．2 航向通道倾斜角姿态保持控制率设计94-96
• 本章小结96-97
• 总结与展望97-98
• 作者在硕士期间发表的论文98-99
• 致谢99-100
• 参考文献100-103

【引证文献】

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本文编号：314696