四轴飞行器设计与的研究

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1、杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技

2、大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文四轴飞行器的设计与研究研究生：程学功指导教师：薛安克教授，邹洪波讲师2012年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheResearchandDesignofQuadrotorCandidate:ChengXuegongSupervisor:

3、Prof.XueAnke,LecturerZouHongboDecember，2012杭州电子科技大学硕士学位论文摘要四轴飞行器具备VTOL(VerticalTake-OffandLanding，垂直起降)飞行器的所有优点，又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点，具有广阔的应用前景。可应用于军事上的地面战场侦察和监视，获取不易获取的情报。能够执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务，可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。工业上可以用在安全巡检，大型化工现场、高压输电线、水坝、大桥和地震后山区等人工不容易到

4、达空间进行安全任务检查与搜救工作，能够对执行区域进行航拍和成图等。因此，四轴飞行器的研究意义重大。本文主要讨论四轴飞行器的设计实现、建模分析与控制器设计。首先从历史的角度介绍小型四轴飞行器的发展以及研究成果，引入现代四轴飞行器的研究，以及运用现代控制理论进行的研究方法和所取得成果。其次给出本项目所设计的四轴飞行器样机模型与飞行控制器电路设计。着重从机械结构与飞行控制器硬件电路设计方面论述四轴飞行器的样机设计。文中详细分析了机械结构设计中的选材以及元器件选型，实现了一个切实可用，能够满足应用研究的四轴飞行器样机模型。一个稳定可用的样机模型是实现四轴飞行器的基础。之后分析四轴飞行器的飞行控

5、制原理，在此基础上进行动力学分析，建立四轴飞行器的动力学模型。准确建立数学模型，对分析其飞行姿态原理具有很重要的作用；准确的分析与建模是四轴飞行器控制算法设计的基础。在飞行器动力学建模的基础上提出切实可行的控制算法，并对控制器中需要用到姿态角求解部分进行了详细论述。姿态角的求解在整个四轴飞行器设计中也是核心内容之一。通过软件设计实现飞行控制器方案。最后对飞行器各性能指标进行考察，进行实地飞行、调试优化飞行器软件控制器设计。关键词：四轴飞行器，无人机，飞行控制器，嵌入式I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTThequadrotornotonlyhasthesamemeritsas

6、anyotheraircraft,butalsohascostaslowasunmannedaerialvehicle(UAV),highrepeatabilityandlowaccidentrateandsoforth.Thequadrotorcanbeappliedinmanyfields.Inmilitary,itcanbeusedinbattlefielddetectingandsurveillanceasaneffortforacquiringintelligenceinformation,whichisdifficulttoaccess.Also,itiscapableto

7、conductsomespecialtasks,suchaspatrollinginno-flyzoneandprovidingshort-rangesupportintheair.So,thequadrotorcanachievecommunicationrelayinelectronicwarfareandothermoderncampaignmodes.Incivilianapplication,thequadrotorcanprovid