基于DSP的无人机飞控系统的研究

发布时间：2017-06-04 05:01

  本文关键词：基于DSP的无人机飞控系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无人机是一个国家综合科技实力的象征，它具备了价格低廉、安全系数高、使用灵活等诸多优点，在军事和民用领域中发挥着不可替代的作用。自主飞行控制系统是无人机的核心部分，也是衡量无人机优劣的重要指标。随着先进科技的发展，飞控系统正朝着功耗低、体积小和性能高的方向发展。 现代无人机的发展对飞控系统微型化和处理速度的要求越来越高，选择高性能DSP处理器作为飞控系统核心的研究也越来越多。课题在无人机飞控系统理论研究的基础上，针对小型无人机，提出了一套完整的基于DSP的飞控系统设计方案，详细介绍了系统的硬件结构和基本功能，包括飞控计算机、传感器模块、GPS和舵机等，并在硬件平台的基础上进行相应的软件设计，实现了飞控系统的功能。同时为了使飞控系统具有良好的控制特性，满足高适应性、高灵活性和高精度的系统要求，设计了一种参数自适应的模糊PID控制器，并对控制器的设计原理、结构及控制规则等进行了详细描述。仿真结果表明，所设计的模糊PID控制器比常规PID控制器的控制性能更好，其超调小、响应快、精度高，而且自适应能力强，能够满足无人机自主飞行的要求。 研究表明，该设计方案具有很好的实用性和一定的通用性，，为今后的无人机飞行控制系统的开发奠定了基础。
【关键词】：无人机 飞控系统 DSP 自适应模糊PID
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V279;V249.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 无人机简介7-8
• 1.1.1 无人机分类7
• 1.1.2 无人机的优点7-8
• 1.2 国内外无人机的研究与发展现状8-9
• 1.3 飞控系统的发展历史及研究现状9-10
• 1.4 本课题的研究意义及主要内容10-12
• 2 飞控系统简介12-16
• 2.1 飞行原理简介12-13
• 2.2 飞控系统的功能13
• 2.3 飞控系统的基本原理13-14
• 2.4 飞控系统的基本构成14-15
• 2.5 飞控系统的性能指标15
• 2.6 本章小结15-16
• 3 系统的硬件设计16-34
• 3.1 系统的设计要求16
• 3.2 系统的总体硬件设计16-17
• 3.3 DSP 芯片选择及系统设计17-24
• 3.3.1 DSP 芯片简介17-19
• 3.3.2 DSP 系统结构及特点19-20
• 3.3.3 电源电路20-21
• 3.3.4 复位电路21
• 3.3.5 时钟电路21-22
• 3.3.6 JTAG 接口电路22
• 3.3.7 外扩存储器电路22-23
• 3.3.8 串口电路23-24
• 3.4 传感器模块24-28
• 3.4.1 加速度计和陀螺仪24-26
• 3.4.2 三轴磁感应计26-27
• 3.4.3 气压高度计27-28
• 3.5 GPS 模块28-29
• 3.6 无线通信模块29-30
• 3.7 舵机驱动电路30-31
• 3.8 电机驱动电路31-33
• 3.9 本章小结33-34
• 4 系统的软件设计34-45
• 4.1 开发环境简介34-35
• 4.2 初始化和主程序设计35-36
• 4.3 模拟 I2C 总线36
• 4.4 姿态角解算36-43
• 4.4.1 俯仰角和横滚角的计算36-40
• 4.4.2 航向角的计算40-42
• 4.4.3 海拔高度计算42-43
• 4.5 PWM 信号产生43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 5 自适应模糊 PID 控制与仿真45-59
• 5.1 无人机数学模型45-46
• 5.2 常规 PID 控制46-47
• 5.3 智能 PID 控制47
• 5.4 模糊 PID 控制器设计47-56
• 5.4.1 模糊控制原理48-51
• 5.4.2 自适应模糊 PID 控制器的设计51-56
• 5.5 仿真研究56-58
• 5.6 本章小结58-59
• 6 总结与展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 附录64
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谷新宇;李宗伯;;基于双DSP架构的微小型无人机飞行控制系统[J];兵工自动化;2010年08期

2 刘柱;杨进华;高峰;刘希佳;;小型无人机自动驾驶仪控制系统的研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2012年02期

3 王俊彩;王福平;侯瑞峰;王成;;基于BMP085的一种便携式海拔高度测量系统设计[J];传感器与微系统;2011年12期

4 王强;杨胜荣;贾致红;;某型无人机飞行控制系统[J];四川兵工学报;2009年02期

5 秦玮;闫建国;孙兴宏;徐鹏;;无人机飞行控制系统纵向控制律设计及仿真[J];弹箭与制导学报;2007年02期

6 郝恩敬;肖前贵;李志宇;;小型无人机飞行控制器硬件设计[J];信息化研究;2009年08期

7 淳于江民,张珩;无人机的发展现状与展望[J];飞航导弹;2005年02期

8 韩冰,张秋菊,徐世录;无人战斗机的现状与发展趋势[J];飞航导弹;2005年10期

9 郑涛,高正红,孔祥骏;无人机系统的仿真建模研究[J];飞行力学;2002年03期

10 崔秀敏,王维军,方振平;小型无人机发展现状及其相关问题分析[J];飞行力学;2005年01期

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本文编号：420016