基于CCPM模式的油动直升机飞控系统的研制

发布时间：2017-09-01 09:33

  本文关键词：基于CCPM模式的油动直升机飞控系统的研制

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【摘要】：CCPM模式的直升机是现当代航模直升机中普遍采用的结构模式,基于该类型直升机设计的飞控平台具有很强的移植型和通用性。本文结合实际的工程项目,着重从工程应用角度出发,以CCPM模式的小型油动直升机为飞行测试平台,在总结国内部分飞行控制系统设计的基础上,提出了一种可行的低成本的直升机飞行控制系统的设计方案,并进行了研制。结合CCPM模式油动直升机的特点,提出了总体的设计方案。方案主要设计机载的飞行控制系统,其中是以STM32F103系列为主控制芯片,在硬件方面设计了GPS定位接收模块,气压高度传感器模块,数字磁罗盘模块,六轴姿态传感器模块,扩展SD内存卡电路等;在软件方面具体分析了搭建飞控系统的运行环境时所需要完成的必要工作,其中包括捕获多路PWM信号和输出多路可控的PWM信号,并做了详细的注释,结合经典的PID控制方法设计了横滚、俯仰、偏航通道的控制律,最后通过实验飞行环节中调节了PID参数。在文章的末尾给出了在实验过程中总结的经验,验证设计的PID控制律和对应的PID参数,并结合匿名四轴的开源地面站进行姿态信息的调试工作。
【关键词】：CCPM模式 直升机 飞控系统 研制 工程实现
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 注释表14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.1.1 研究背景15
• 1.1.2 研究意义15-16
• 1.2 研究现状16-19
• 1.2.1 无人直升机的研究现状16-17
• 1.2.2 无人直升机飞控系统的研究现状17-19
• 1.3 本文的研究内容19-20
• 1.3.1 论文的主要工作19-20
• 1.3.2 论文的结构安排20
• 1.4 本章小结20-21
• 第二章 飞控系统的总体设计方案21-27
• 2.1 飞控系统的测试平台21-23
• 2.1.1 直升机的动力部分21-22
• 2.1.2 直升机的十字斜盘部分22-23
• 2.2 飞控系统总体设计方案23-26
• 2.2.1 飞控系统的结构方案23-24
• 2.2.2 飞控系统的功能布局24-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 飞控系统的硬件设计27-39
• 3.1 飞控系统主控单元的设计27-30
• 3.1.1 STM32F103系列单片机的简介27
• 3.1.2 基于STM32F103系列单片机的最小系统27-30
• 3.2 通信模块的设计30-32
• 3.2.1 通信模块的简介30
• 3.2.2 通信模块的设计30-31
• 3.2.3 通信模块数据的处理31-32
• 3.3 GPS定位模块的设计32-34
• 3.3.1 GPS定位模块的简介32
• 3.3.2 GPS定位模块的设计32-33
• 3.3.3 GPS数据的处理33-34
• 3.4 气压传感器模块的设计34-35
• 3.4.1 气压计模块的简介34
• 3.4.2 气压计模块的设计34
• 3.4.3 气压计数据的处理34-35
• 3.5 三轴磁力计传感器模块的设计35-36
• 3.5.1 磁力计模块的简介35-36
• 3.5.2 磁力计模块的设计36
• 3.5.3 磁力计数据的处理36
• 3.6 六轴姿态传感器模块的设计36-37
• 3.6.1 MPU6050的简介36-37
• 3.6.2 MPU6050模块的设计37
• 3.6.3 MPU6050数据的处理37
• 3.7 本章小结37-39
• 第四章 飞控系统的软件平台39-55
• 4.1 UC/OS-Ⅱ操作系统的介绍39-42
• 4.1.1 UC/OS-Ⅱ引言39
• 4.1.2 UC/OS-Ⅱ特点39-40
• 4.1.3 UC/OS-Ⅱ操作系统提供的系统服务40-41
• 4.1.4 移植UC/OS-Ⅱ操作系统到STM32F103系列单片机41-42
• 4.2 基于SPI协议扩展SD内存卡42-44
• 4.2.1 SD内存卡简介42
• 4.2.2 SPI协议的介绍42-43
• 4.2.3 SPI模式下的SD内存卡43
• 4.2.4 SPI模式下对SD内存卡的初始化43-44
• 4.3 移植FATFS文件管理系统44-47
• 4.3.1 FATFS文件管理系统简介44-45
• 4.3.2 移植FATFS文件系统细节45-46
• 4.3.3 底层的驱动函数46-47
• 4.4 坐标系47-49
• 4.4.1 地面坐标系47
• 4.4.2 机体坐标系47-48
• 4.4.3 坐标系间的关系48-49
• 4.5 多路PWM信号的捕获与输出49-53
• 4.5.1 PWM信号简介49
• 4.5.2 捕获多路PWM信号49-51
• 4.5.3 输出多路PWM信号51-53
• 4.6 姿态控制的控制律53-54
• 4.6.1 控制律介绍53
• 4.6.2 控制律设计53-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 直升机飞控系统的实验调试55-57
• 第六章 总结与展望57-59
• 6.1 总结57
• 6.2 展望57-59
• 参考文献59-62
• 附录A62-64
• 附录B64-65
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 刘琨;陈允平;吴波;;DSP在逆变器PWM控制中的应用[J];电气应用;2006年03期

2 张涛;左谨平;马华玲;;FatFs在32位微控制器STM32上的移植[J];电子技术;2010年03期

3 朱正发;陈琳;;一种嵌入式基带系统定时器装置的研究[J];单片机与嵌入式系统应用;2012年11期

4 钟丽娜;王君浩;王融;;基于磁传感器的四旋翼飞行器自主导航设计[J];重庆理工大学学报(自然科学);2013年12期

5 陈奎兆;王江云;;飞行仿真器自动飞行系统研究[J];系统仿真学报;2006年S2期

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本文编号：771302