单桨无人机嵌入式飞行姿态控制系统设计与实现

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1、硕士学位论文（工程硕士）单桨无人机嵌入式飞行姿态控制系统设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFEMBEDDEDFLIGHTATTITUDECONTROLSYSTEMFORSINGLEPROPELLERUAV徐卓萌哈尔滨工业大学2012年6月国内图书分类号：TP391.8学校代码：10213国际图书分类号：004.722.46密级：公开工程硕士学位论文单桨无人机嵌入式飞行姿态控制系统设计与实现硕士研究生：徐卓萌导师：王鸿鹏教授申请学位：工程硕士工程领域：计算机技术所在单位：TCL多媒体科技有限公

2、司答辩日期：2012年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391.8U.D.C:004.722.46DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFEMBEDDEDFLIGHTATTITUDECONTROLSYSTEMFORSINGLEPROPELLERUAVCandidate:XuZhuomengAssociateSupervisor:Professor.WangHongpengAcade

3、micDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ComputerTechnologyAffiliation:TCLMultimediaTechnologyDateofDefence:June,2012Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要单桨无人机是一种新型的旋翼飞行器，其机体结构简单，具有六自由度运动特性，在低空低速飞行器领域开始被越来越多的科研人员和商业

4、机构重视。飞行控制系统是单桨无人机系统的重要组成部分，是实现自主飞行的基础，而飞行姿态控制方法是飞行控制系统的核心，是提高飞行品质的重要因素。进行单桨无人机飞行控制系统及姿态控制方法的研究具有重要的现实意义。本文以单桨无人机飞行控制系统为研究对象，在对已有的用于小型无人机飞行控制系统的研究基础上，提出了一种基于ARM-Linux架构的飞行控制系统方案。通过对单桨无人机特性的分析，确定了飞行控制系统的软硬件设计需求，并据此实现了硬件器件的选型及电路设计，实现了基于控制系统硬件平台的Linux操作系统移植。在飞行控制系

5、统硬件设计及Linux操作系统移植的基础上，提出了飞行控制程序的设计方法，并且实现了控制程序的输入及输出模块，包括传感器数据采集及舵机控制。本文在对单桨无人机结构特性、控制原理及模糊控制技术进行研究的基础上，提出了单桨无人机的动力学模型及基于模糊PID控制技术的单桨无人机飞行姿态控制方法。最后对模糊控制器进行仿真研究，对仿真结果进行了分析，结果表明基于模糊PID控制技术的飞行姿态控制方法对单桨无人机具有较好的控制效果。关键词：单桨无人机；飞行控制系统；模糊PID控制--I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文Abstra

6、ctSingle-propellerUAV(UnmannedAerialVehicle)isanewtypeofrotary-wingaircraft.Ithasasimplestructure,withthesixdegreesoffreedomfeature.IntheLow-altitude,low-speedvehiclefield,itattractsmoreandmoreattentionfromresearchersandcommercialorganizations.Theflightcontrol

7、systemisanimportantpartofthesingle-propellerUAVsystemandthebasisforautonomousflight.Ontheotherhand,theflightattitudecontrolmethodisthecoreoftheflightcontrolsystemandtheimportantfactortoimprovethequalityoftheflight.Itisimportantandpracticaltodothereaserchofthes

8、ingle-propellerUAVflightcontrolsystemandflightattitudecontrolmethod.Theresearchobjectforthisthesisisthesingle-propellerUAVflightcontrolsystem,whichisanewflightcontrolsystemschemeba