基于NI CompactRIO的无人直升机快速控制原型设计
发布时间：2021-05-21 13:41
随着航空技术的发展,无人直升机因其具有特殊的飞行性能而广受关注,无人直升机对控制算法的要求严苛,飞行控制系统开发难度大,传统的开发方式很难满足要求,快速控制原型技术可以大幅减少控制系统的开发时间,降低研发费用,具有良好的工程应用前景。本文针对无人直升机飞行控制系统设计要求,开展无人直升机快速控制原型设计技术研究,根据无人机飞行控制系统架构,基于National Instrument的嵌入式可重配置控制系统（CompactRIO）,实现了上下位机结构的无人直升机快速控制原型系统。针对无人直升机飞行控制系统的可靠性要求,采用非相似三余度机载控制与导航系统,通过对余度系统结构的比较,确定了捷联惯导余度系统的表决结构;针对表决结构设计了基于LMS算法的表决策略,并给出了此种表决策略中阈值的确定方法;以数据流的编程思想为指导,在LabVIEW开发环境下开发了硬件模块的驱动程序;采用七点二阶前推多项式滑动拟合的方法来对模拟信号完成数据野值与滤波处理;基于LabVIEW环境实现了无人直升机飞行控制律到CompactRIO部署,建立MATLAB/Simulink与LabVIEW联合仿真系统。最后,开发...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 快速控制原型技术
1.2.2 无人直升机系统
1.3 NI快速控制原型技术及特点
1.3.1 CompactRIO硬件平台
1.3.2 CompactRIO软件平台
1.4 本文研究内容
第二章 无人直升机快速控制原型方案
2.1 Mosquitoxe直升机
2.2 无人直升机飞行控制系统
2.3 无人直升机快速控制原型总体方案
2.3.1 系统架构
2.3.2 控制器及I/O板卡
2.3.3 机载导航系统及传感器
2.3.4 执行机构
2.4 本章小结
第三章 捷联惯导系统非相似余度管理技术研究
3.1 余度系统结构
3.1.1 二余度表决系统
3.1.2 三余度表决系统
3.1.3 捷联惯导传感器余度设计
3.2 表决算法
3.2.1 三余度表决策略
3.2.2 最小均方误差算法
3.2.3 基于LMS的三余度表决策略
3.3 阈值的确定
3.4 本章小结
第四章 无人直升机快速控制原型软件
4.1 软件架构
4.2 功能模块程序设计
4.2.1 串口通信
4.2.2 串口数据处理
4.2.3 其他状态信号采集
4.2.4 数据预处理
4.3 飞行控制律的实现与部署
4.3.1 无人直升机飞行动力学模型导入
4.3.2 飞行控制律设计
4.3.3 控制律仿真验证
4.4 本章小结
第五章 地面仿真验证
5.1 地面监控软件开发
5.2 地面试验
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]dSPACE快速控制原型技术在无刷直流电动机控制中的应用[J]. 王广玮,赵津,张向南,赵容晨. 现代制造工程. 2015(01)
[2]美国MQ-8B火力侦察兵无人机系统[J]. 姚奕,聂永芳,冯林平. 飞航导弹. 2012(11)
[3]无人直升机控制系统探索[J]. 李鹏,张守权. 自动化技术与应用. 2012(04)
[4]基于CompactRIO的直流无刷电机控制系统[J]. 徐惠,肖功海,亓洪兴. 电子设计工程. 2011(11)
[5]军用无人直升机的发展现状及趋势[J]. 欧阳龙春,侯振宇,冯仕怀,刘文法. 航空科学技术. 2011(02)
[6]基于快速控制原型技术的压缩天然气直喷发动机控制[J]. 彭忆强,黎薇,李静波. 西南交通大学学报. 2010(02)
[7]NASA试验机翼变形实时传感器[J]. 徐文. 国际航空. 2008(09)
[8]基于V模式的发动机嵌入式ECU开发[J]. 冯皓明,申立中,王志宏. 轻型汽车技术. 2008(Z3)
[9]非相似余度计算机系统及其可靠性分析[J]. 臧红伟,韩炜,高德远. 哈尔滨工业大学学报. 2008(03)
[10]K型热电偶冷端补偿方案[J]. 郭锐,徐玉斌. 仪器仪表学报. 2006(S1)
硕士论文
[1]基于FPGA的小型无人直升机飞行控制系统设计与实现[D]. 王森林.南昌航空大学 2015
[2]基于Labview的柴油机电控单元快速控制原型平台的设计与开发[D]. 谢异才.昆明理工大学 2011
[3]基于VxWorks的无人直升机飞行控制系统仿真[D]. 张冲.南京航空航天大学 2010
[4]无人机余度飞行控制计算机关键技术研究[D]. 王丽丽.南京航空航天大学 2009
[5]基于μC/OS-Ⅱ的无人直升机飞行控制系统软件设计[D]. 王奕.南京航空航天大学 2008
[6]基于dSPACE的无人机飞行控制快速原型设计[D]. 王刚.南京航空航天大学 2008
[7]基于dSPACE的无人机飞行控制系统半实物仿真研究[D]. 王松辉.南京航空航天大学 2008
[8]基于dSPACE的车辆液力自动变速器的快速控制原型开发研究[D]. 程飞.武汉理工大学 2006
本文编号：3199808
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 快速控制原型技术
1.2.2 无人直升机系统
1.3 NI快速控制原型技术及特点
1.3.1 CompactRIO硬件平台
1.3.2 CompactRIO软件平台
1.4 本文研究内容
第二章 无人直升机快速控制原型方案
2.1 Mosquitoxe直升机
2.2 无人直升机飞行控制系统
2.3 无人直升机快速控制原型总体方案
2.3.1 系统架构
2.3.2 控制器及I/O板卡
2.3.3 机载导航系统及传感器
2.3.4 执行机构
2.4 本章小结
第三章 捷联惯导系统非相似余度管理技术研究
3.1 余度系统结构
3.1.1 二余度表决系统
3.1.2 三余度表决系统
3.1.3 捷联惯导传感器余度设计
3.2 表决算法
3.2.1 三余度表决策略
3.2.2 最小均方误差算法
3.2.3 基于LMS的三余度表决策略
3.3 阈值的确定
3.4 本章小结
第四章 无人直升机快速控制原型软件
4.1 软件架构
4.2 功能模块程序设计
4.2.1 串口通信
4.2.2 串口数据处理
4.2.3 其他状态信号采集
4.2.4 数据预处理
4.3 飞行控制律的实现与部署
4.3.1 无人直升机飞行动力学模型导入
4.3.2 飞行控制律设计
4.3.3 控制律仿真验证
4.4 本章小结
第五章 地面仿真验证
5.1 地面监控软件开发
5.2 地面试验
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]dSPACE快速控制原型技术在无刷直流电动机控制中的应用[J]. 王广玮,赵津,张向南,赵容晨. 现代制造工程. 2015(01)
[2]美国MQ-8B火力侦察兵无人机系统[J]. 姚奕,聂永芳,冯林平. 飞航导弹. 2012(11)
[3]无人直升机控制系统探索[J]. 李鹏,张守权. 自动化技术与应用. 2012(04)
[4]基于CompactRIO的直流无刷电机控制系统[J]. 徐惠,肖功海,亓洪兴. 电子设计工程. 2011(11)
[5]军用无人直升机的发展现状及趋势[J]. 欧阳龙春,侯振宇,冯仕怀,刘文法. 航空科学技术. 2011(02)
[6]基于快速控制原型技术的压缩天然气直喷发动机控制[J]. 彭忆强,黎薇,李静波. 西南交通大学学报. 2010(02)
[7]NASA试验机翼变形实时传感器[J]. 徐文. 国际航空. 2008(09)
[8]基于V模式的发动机嵌入式ECU开发[J]. 冯皓明,申立中,王志宏. 轻型汽车技术. 2008(Z3)
[9]非相似余度计算机系统及其可靠性分析[J]. 臧红伟,韩炜,高德远. 哈尔滨工业大学学报. 2008(03)
[10]K型热电偶冷端补偿方案[J]. 郭锐,徐玉斌. 仪器仪表学报. 2006(S1)
硕士论文
[1]基于FPGA的小型无人直升机飞行控制系统设计与实现[D]. 王森林.南昌航空大学 2015
[2]基于Labview的柴油机电控单元快速控制原型平台的设计与开发[D]. 谢异才.昆明理工大学 2011
[3]基于VxWorks的无人直升机飞行控制系统仿真[D]. 张冲.南京航空航天大学 2010
[4]无人机余度飞行控制计算机关键技术研究[D]. 王丽丽.南京航空航天大学 2009
[5]基于μC/OS-Ⅱ的无人直升机飞行控制系统软件设计[D]. 王奕.南京航空航天大学 2008
[6]基于dSPACE的无人机飞行控制快速原型设计[D]. 王刚.南京航空航天大学 2008
[7]基于dSPACE的无人机飞行控制系统半实物仿真研究[D]. 王松辉.南京航空航天大学 2008
[8]基于dSPACE的车辆液力自动变速器的快速控制原型开发研究[D]. 程飞.武汉理工大学 2006
本文编号：3199808
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3199808.html
