翼伞归航控制器设计

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1、AbstactAbstractParafoilisakindofflexible-wingedflightequipmentwithgoodperformanceofglidingandcontrollability．Inthispaper,parafoil’Staskiscarryingthegroundexplorationrobottothedisastersites．bythenavigationofGPSandgyroscope,collectingtherequiredinformationforrescue．T

2、heARM912chipproducedbySTMicroelectronicsasthecorehardwareplatformforparafoilhomingsystemcontrollerdesign．ThemainSoftwaredevelopmentplatformisKeil’SRealviewMDK,andourmainworkincludesreal-timeoperatingsystemportation,interfacecommunicationbetweenARMwithGPSreceiversan

3、dgyroscopes．controlalgorithmdesignandimplementationwithCprogramminglanguage，SDcarddriverandfilesystemportationandPWMmotorcontr01．Byalongtimeofstudyonparafoilcontrol，themainresearchresultsale嬲follows：1．RealizedtheimprovedGeneralizedPredictiveControlbyCprogramming2．T

4、ransplantedttC／OStoARM．3．ProvideddriversforSDcard，andtransplantedaFATfilesystemonit．Keyword：parafoilhomiI坞ARMII第一章绪论第一节课题背景近年来，全球范围内灾难频现，特别是地震海啸等自然灾害破坏力巨大，屡屡造成灾难现场的地面设施严重毁坏，比如交通堵塞、电网瘫痪、通信切断、毒气泄漏、烟尘弥漫等。这种情况下，灾区内的人身与财产亟需外界的全力营救；而外界救援人员却很难在短时间内全面了解灾情实况。因此，及时的获取现场信息对整个

5、抗灾救险工作的快速推进与全局优化起着至关重要的作用。采用GPS导航的空投机器人，几乎可以在全天候条件下，克服各类不利的环境因素，在第一时间进入灾难现场，以多种方式采集实时数据，为营救人员提供宝贵的参考资料。这对我们提高突发事件应变能力、社会公共安全以及降低灾区人员、财产损失和救灾本身的风险和成本有着重要的积极意义。灾难环境下翼伞空投机器人系统可应用于地震、化工企业、海上平台等突发灾难。整套系统所涉及的空投技术、通信技术、自动控制技术、机器人作业技术等可能在各自的领域开拓大家的视野和想象力，为不同领域的技术融合与合作带来新的契

6、机。1．1．1翼伞系统简介什么是翼伞呢?通俗的说，翼伞就是一种可以操控的滑翔伞。主要受伞布面积、伞体系统质量、安装角大小等因素影响，不同的翼伞系统具有不同的滑翔比，即在滑翔过程中下降高度与滑翔路程之比【lJ。如图1．1所示，在滑翔过程中，通过拉动翼伞后缘一侧的伞绳，会导致翼伞这一侧的阻力增大，从而实现左右转弯，这就是翼伞系统具有可控性的动力学原理。一般来说，在一定范围以内，翼伞某一侧的伞绳收缩的长度与翼伞转弯速度呈正相关，从而我们可以根据它来确定拉绳动作以控制滑翔轨迹。如果在翼伞系统快要着地的时候，同时迅速收缩翼伞系统两侧的

7、操纵绳，并且在落地时候能够使系统水平速度和垂直速度几乎同时接近于各自的最小第一章绪论值，这个过程即是翼伞的雀降。翼伞系统的动力学性能跟伞布面积和材质、伞体形状和结构、安装角大小、悬挂物的重量等都有很大关系。一般来说，应用与空投中的翼伞系统，我们希望它有着较大的滑翔比，良好的可操纵性等等。1．1．2导航技术介绍图1．1翼伞系统导航(navigation)，指的是将某个运动体从初始点引导到目的点的方法。古时候，人们在陆地或者水上远行时候，白天利用太阳辨别东西方向，晚上利用北斗七星来定南北方向等，都属于导航。再到后来，人们利用地球

8、磁场特性，发明了司南(指南针)指示方向，这种导航方式使用达千年之久。到了现代，得益于各个行业科学技术的发展，导航的方法越来越多，导航精度也越来越高。从20世纪20年代起，世界上先后出现的导航方法有无线电导航、惯性导航、多普勒导航和卫星导航等。根据运动体本身是否需要外界导航设备提供导航数据而