微型倾转旋翼机飞控系统软件设计论文

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringTheDesignofFlightControlSystemSoftwareforaminiTilt-rotorAircraftAThesisinControlScienceandControlEngineeringbyLiuLinxiuAdvisedbyProf.CaoYunfengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsforthe

2、DegreeofMasterofEngineeringDecember,2011承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要倾转旋翼机融合了直升机与定翼机的优点，

3、它可以像直升机一样垂直起降和悬停，也可以像定翼机一样以较高速度进行远程飞行。在不同的应用场景下，通过不同的设计和配置，倾转旋翼机可以完成各种不同的任务，在未来高科技战争和国民经济建设中将发挥巨大的作用。本文的研究对象是微型倾转旋翼机，设计了飞行控制系统的软件部分。本文首先对倾转旋翼机的发展历程、优点和发展前景进行了概要性的介绍，对本文的研究对象——微型倾转旋翼机进行了简要说明，分析了倾转旋翼机的飞行控制技术的国内外研究现状，介绍了国内外几种典型的微型飞行控制系统。然后介绍了微型倾转旋翼机飞行控制系统的总体设计方案。给出了飞行控制系统的硬件框架，主要包括微处理器、传感器

4、、数据链路和执行机构。分析了C语言的优势，选择C语言作为飞行控制系统软件的编程语言，采用具有开放源码、性能稳定高效、多任务、可移植性好等优点的Linux操作系统作为飞控系统的嵌入式操作系统。对飞行控制系统的功能进行划分，将其分为过渡过程控制功能、飞行控制功能、遥控功能、遥测功能、导航功能和失控检测功能。接着，根据嵌入式Linux的开发方法，搭建了ARM-Linux交叉编译环境。对飞行控制系统软件的过渡过程控制、飞行控制、遥控、遥测、自主导航和失控检测六个模块进行详细设计，给出了设计的程序流程图。由系统的功能需求划分任务，从节省资源和实时快速响应角度考虑，采用多线程的方

5、法来实现各任务的并发执行。由任务间的时序和耦合关系创建5个不同优先级的线程，对每个线程进行详细设计，给出各线程的执行流程。采用多线程的软件实现策略，实现了任务的并发执行，提高了系统的实时性能。最后采用静态测试、单元测试和集成测试的方法对软件的功能进行测试。所设计的飞控系统软件基本满足系统的功能要求，并且具有合理调度多任务的能力。关键词：倾转旋翼机，飞行控制系统，嵌入式Linux，模块化，多线程i微型倾转旋翼机飞控系统软件设计ABSTRACTThetilt-rotoraircraftisakindofnewaerocraftthatcombinestheadvantag

6、esoffixedwingair-craftandhelicopter,whichcancruisewithhighlyspeedasafixedwingaircraftandcanalsotakeoffandlandverticallyandhoveronairasahelicopter.Indifferentapplicationsituation,thetilt-rotorair-craftcanfinishkindsofdifferenttaskswithcorrespondingdesignandconfigurationwhichwillplayahuge

7、roleinthefuturehigh-techwarandnationaleconomicconstruction.Thispaperfocusesonthedesignoftheflightcontrolsystemsoftwareforaminitilt-rotoraircraft.Firstly,thispaperbrieflyintroducesthedevelopmenthistory,advantagesandpotentialofthetilt-rotoraircraft,studiestheflightcontroltechnolo