无人机自主飞行控制系统的研究与设计

发布时间：2017-09-03 08:09

  本文关键词：无人机自主飞行控制系统的研究与设计

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【摘要】：无人机自诞生以来以其制作简单、成本低廉、操作简单的特点,在侦查、监测、农业等领域逐渐展现出了巨大的优势。近年来,随着微电子技术的发展和制作工艺的进步,无人机控制技术也出现了很大的发展。本文首先分析了无人机(UAV)的飞控系统的基本原理和组成,对比有人驾驶飞机,建立了UAV的六自由度数学模型,并根据UAV的固有物理特性,基于涡格法,使用AVL软件建立模型获得UAV的各项参数,进而分析建立纵向和横侧向的线性数学模型。之后,采用单纯形寻优的LQG方法进行了纵向和横侧向的飞行控制律的设计,然后对设计的控制律进行仿真分析,验证其性能。最后根据UAV飞行控制系统的构成设计了基于STM32的硬件平台,并将设计的控制律应用于设计的平台,采用虚拟仪器LabVIEW进行上位机的设计,通过实验对设计的控制系统进行了测试验证。
【关键词】：无人机 涡格法 飞控系统 LabVIEW
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279;V249.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题背景与研究意义10
• 1.2 无人机飞控系统的功能及基本原理10-11
• 1.3 无人机飞行控制系统的发展11-12
• 1.4 文章结构安排12-14
• 第二章 无人机的建模14-30
• 2.1 引言14
• 2.2 无人机运动的描述14-19
• 2.2.1 坐标系定义14-15
• 2.2.2 飞行状态参数15-17
• 2.2.3 力和力矩分析17-19
• 2.3 无人机数学模型的建立19-23
• 2.3.1 无人机六自由度非线性模型的建立19-20
• 2.3.2 运动方程组解藕线性化20-23
• 2.4 气动分析计算23-27
• 2.4.1 气动分析计算方法23-24
• 2.4.2 输入文件设计24-25
• 2.4.3 基于AVL的无人机量纲导数计算25-27
• 2.5 飞行动力学建模27-29
• 2.6 无人机性能分析29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 控制律的设计与仿真30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 无人机飞行控制律的设计基础30-33
• 3.2.1 经典飞行控制方法30-32
• 3.2.2 现代控制方法32-33
• 3.3 线性二次型高斯控制33-39
• 3.3.1 单纯形寻优35-36
• 3.3.2 纵向控制律的设计36-38
• 3.3.3 横侧向控制律的设计38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 飞控平台的设计与实现40-57
• 4.1 引言40
• 4.2 飞行控制系统的框架设计与主体平台的设计40-50
• 4.2.1 电源设计41
• 4.2.2 处理器的设计41-42
• 4.2.3 传感器设计42-50
• 4.3 总体软件的设计50-51
• 4.4 地面站的设计51-55
• 4.4.1 无线传输模块51-52
• 4.4.2 通讯协议的设计52-53
• 4.4.3 监控上位机的设计53-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第五章 实验验证57-59
• 5.1 引言57
• 5.2 地面实验57-58
• 5.3 飞行实验方案58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 本文研究设计工作总结59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 附录一 无人机外形文件64-67
• 附录二 无人机机体文件67-68
• 附录三 无人机质量文件68-70
• 个人简介70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 李磊;熊涛;胡湘阳;熊俊;;浅论无人机应用领域及前景[J];地理空间信息;2010年05期

2 王宏伦;王英勋;;无人机飞行控制与管理[J];航空学报;2008年S1期

3 王美仙;李明;张子军;;飞行器控制律设计方法发展综述[J];飞行力学;2007年02期

4 唐强,朱志强,王建元;国外无人机自主飞行控制研究[J];系统工程与电子技术;2004年03期

5 张士邈,刘放,秦永元;捷联惯导姿态算法若干问题的研究[J];中国惯性技术学报;2002年02期

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本文编号：783818