基于ARM的小型无人直升机飞行控制系统设计

发布时间：2017-05-20 01:13

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【摘要】： 小型无人直升机具有悬停、侧飞、倒飞等独特的飞行特性,能够实现固定翼飞机所不能完成的飞行动作,在军事和民用方面都有很大的应用需求。飞行控制系统是小型无人直升机系统的重要组成部分,是飞行控制算法的运行平台,也是实现小型无人直升机自主飞行的关键部分。进行小型无人直升机飞行控制系统的研究具有重要的现实意义。 本文围绕小型无人直升机飞行控制系统的设计与实现展开论述。首先,文章对目前小型无人直升机及其飞行控制系统的研究现状与发展趋势进行了综述,在此基础上提出了一种以ARM处理器为控制核心、以CPLD为辅助控制器件的飞行控制系统方案。 其次,文章重点描述了小型无人直升机飞行控制系统的软硬件设计过程和相关方案。飞行控制系统的硬件部分由ARM模块和CPLD模块两大部分组成,其中包括数据采集电路、串口通讯电路、舵机控制电路、电源电路等硬件功能模块。软件部分由基于Linux2.6内核的操作系统和相关的设备驱动组成,并设计了基于SD卡的软件存储系统。 最后,文章对小型无人直升机的导航控制系统进行了一些探讨。讨论了从飞行控制系统到导航控制系统的平台升级方案和小型无人直升机在未知环境中的导航控制算法。
【关键词】：小型无人直升机 飞行控制系统 ARM CPLD Linux内核
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 引言8-10
• 1.1.1 小型无人直升机概述8-9
• 1.1.2 小型无人直升机的飞行控制系统9-10
• 1.2 飞行控制系统研究现状10-12
• 1.2.1 几个典型的飞行控制系统架构10-11
• 1.2.2 飞行控制系统的发展趋势11-12
• 1.3 论文安排12-14
• 第二章 飞行控制系统设计需求14-20
• 2.1 对象特性14-15
• 2.2 软硬件设计需求15-17
• 2.3 基于ARM的飞行控制系统17-20
• 第三章 飞行控制系统硬件设计20-39
• 3.1 飞行控制系统总框架20-21
• 3.2 ARM模块设计21-27
• 3.2.1 ARM模块框图21
• 3.2.2 微处理器21-23
• 3.2.3 串口通讯电路23-24
• 3.2.4 以太网接口电路24-25
• 3.2.5 双口RAM电路25-26
• 3.2.6 SD卡接口电路26-27
• 3.3 CPLD模块设计27-34
• 3.3.1 CPLD模块框图27
• 3.3.2 CPLD芯片27-28
• 3.3.3 AD采样控制模块28-30
• 3.3.4 舵机控制模块30-33
• 3.3.5 转速和电压测量模块33-34
• 3.4 电源管理模块设计34-36
• 3.4.1 系统电源电路34-35
• 3.4.2 双电池供电电路35-36
• 3.5 智能电池组充电器设计36-39
• 第四章 飞行控制系统软件设计39-62
• 4.1 嵌入式操作系统设计39-54
• 4.1.1 典型的嵌入式操作系统39
• 4.1.2 嵌入式Linux操作系统39-41
• 4.1.3 交叉编译环境41-45
• 4.1.4 引导装载程序设计45-49
• 4.1.5 Linux 2.6内核移植49-52
• 4.1.6 根文件系统创建52-54
• 4.2 外围接口驱动54-59
• 4.2.1 Linux的驱动设计54-56
• 4.2.2 以太网接口驱动56-57
• 4.2.3 I2C接口驱动57-58
• 4.2.4 SD卡接口驱动58-59
• 4.3 应用系统的SD卡存储方案59-62
• 第五章 导航控制系统研究62-69
• 5.1 引言62
• 5.2 从飞行控制系统到导航控制系统62-63
• 5.3 未知环境中的导航控制63-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 作者攻读硕士期间完成的科研成果77

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本文编号：380370