毕业论文-- 四旋翼飞行器控制系统设计

《毕业论文-- 四旋翼飞行器控制系统设计 》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、HUNANUNIVERSITY毕业论文论文题目四旋翼飞行器控制系统设计学生姓名学生学号专业班级自动化1102学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长200年月日摘要四轴无人飞行器是一种结构紧凑、飞行方式独特的垂直起降式飞行器，因其起飞降落所依赖空间小，及姿态保持能力强等优点，在军事和民用多个领域都有广阔的应用前景。然而，四轴飞行器是一个六自由度和四输入的欠驱动系统，其姿态与位置存在直接耦合关系，具有多变量、强耦合和非线性等特点，因此，姿态控制是整个飞行控制的关键。论文通过对四轴飞行器的结构特征、工作原理以及控制算法进行研究

2、，进而对四轴飞行器的系统进行设计。本论文旨在设计一种适应性强的飞行姿态控制系统，使得四轴飞行器能够在一定范围内实现遥控飞行。本文对四轴飞行器的结构特性和工作原理进行研究，根据相关的飞行参数对四轴飞行器进行数学建模，构造四轴姿态运动及位置运动六个参数的传递函数，并根据四轴飞行器的四个输入量，将模型分解成四个独立控制的通道。采用基于欧拉角反馈的PID控制器进行飞行器姿态控制。设计以32位K60微处理器，MPU-6050惯性测量单元为主体的四轴飞行器硬件系统和软件系统，采用NRF24L01无线模块和K10微处理器设计四轴飞行器遥控

3、器。采用C#语言为四轴飞行器设计调试上位机。论文最后对所设计四轴飞行器基本性能指标以及遥控飞行性能进行测试，经测试本论文设计的四轴飞行器基本性能指标良好，通过遥控能较好的完成垂直升降、前后左右以及空中悬停等飞行动作，实现本次的设计目标。关键词：四轴飞行器；模型解算；PID控制器；遥控器AbstractFour-axisisacompactunmannedairvehicleflightuniqueverticaltakeoffandlandingaircraft,becauseoftheirsmallspacetakeoff

4、landingrely,abilityandattitudetokeepstrongadvantagesinmilitaryandcivilareashasbroadapplicationprospects.However,thefour-axleandfouraircraftisasixdegreesoffreedominput(rotorrpm)ofunderactuatedsystem,itsattitudeandpositionadirectcouplingbetweenwithmultiplevariables,t

5、hecharacteristicsofstronglycoupledandnonlinear,soattitudecontrolisthekeytotheentireflightcontrol.Four-axisthroughtheaircraftstructurefeature,principleandstudyoncontrolalgorithmsandsystemdesignforfour-axisaircraft.Thispaperaimedatdesigninganadaptableattitudecontrols

6、ystem,four-axisaircraftabletoflyintheremotecontrolwithinacertainrange.Four-axisaircraftinthispaperastudyofthestructureandworkingprinciple,inaccordancewiththerelevantflightdataofmathematicalmodelingusingfour-axisaircraftconstructedfour-axismotionandsportssixparamete

7、rsoftransferfunction,andbasedonfour-axisaircraftfourinputs,breakthemodelintofourindependentcontrolofthechannel.PIDcontrollerforspacecraftattitudebasedonEuleranglefeedbackcontrol.K60formicroprocessordesignin32-bitRAMchips,MPU-6050four-axisinertialmeasurementunitsfor

8、attitudedetectionunitofaircrafthardwareandsoftwaresystems,andusingNRF24L01wirelessmoduleandK10microprocessordesignfouraxisaircraftremotecontrol.U