基于arm的超小型无人直升机飞控系统设计与实现

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1、？，＊？文ｓ户／華‘硕±研究生華位论文為＇？基于ＡＲＭ的超小型无人直升机飞控系统设计与实现申请人：王丹形２巧５４学号：２１培养单位：电子工程学院側专业：检测技术与自动化親研巧方向：嵌入式控制技术与装置指导教师：于志刚融教授完成日期：２０巧年０３月巧日－■ｒ＇■Ｉ：．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取轉的研究成果。据我所知，论，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外文中不包含其他？？人已经发表或撰鸟过的研究成果，也不包舍为获得黑龙江大学或其他教育机构的学位或

2、证书而使用过的材料。：学位论文作者签名：支签字日期＞皆年／月Ｊ日学位论文版权使用授权书本人完含了解黑龙江大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并。向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权黑龙江大学可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Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。学位论文作者签名；导师签名：签字日期；＞皆年月ｒ日签字日期；年月］：日《学位论文作者毕业后去向：分类号UDC密级公开硕士研究生学位论文基于ARM的超小型无人直升机飞控系统设计与实现申请人:王丹彤学号:212

3、1354培养单位:电子工程学院学科专业:检测技术与自动化装置研究方向:嵌入式控制技术与装置指导教师:于志刚副教授完成日期:2015年03月25日中文摘要与机翼固定不动的无人机比较，拥有旋翼的直升机能够在垂直方向上升或下降、在空中的固定位置悬停、向前方飞行、向后方飞行、侧向飞行和在原地转头，发生故障时可以安全着陆，因其显著的优势使得其在军事和民事中的各个领域中大量被应用。伴着无人直升机的应用与日俱增，全球有愈来愈多的科学研究机构和组织对其进行研究。飞控系统在整个无人直升机系统中充当着重要角色。飞行控制系统所涉及到的硬件较多，所以要求飞控计算机拥有足够的接口资源来收发大量数据。飞行控制系统较复

4、杂，往往需要处理多个任务并且对实时性有极高的要求，所以飞行控制软件应该基于一个可靠的操作系统而建立。针对以上的两点要求，本设计采用了以ARMCortex-M3为内核的处理器作为飞控计算机，并且在μC/OS-II实时操作系统下对实现机载飞控软件的设计。首先，本文从硬件入手，分析了超小型无人直升机飞控系统的硬件功能需求，依据此需求，给出了硬件结构设计方案，并阐述了所涉及的硬件的工作原理、接口方式、通信方法等。然后，从软件入手，分析了超小型无人直升机飞控系统的软件功能需求，并据此对软件功能做出划分。在硬件结构的基础上，设计了机载飞控软件和上位机数据传输软件，其中机载飞控软件基于μC/OS-II实

5、时操作系统，被划分为9个任务，相关的任务之间采用消息邮箱通信机制进行同步；上位机数据传输软件基于LabVIEW而设计，用于飞机起飞前对于控制参数的传递。最后，阐述了软件开发的环境，软件的调试方法并且对完成的飞控软件的功能进行测试。结果表明本文设计的超小型无人直升机飞控系统能够达到基本功能需求。关键词：超小型无人直升机；飞控系统框架；ARM；μC/OS-II；LabVIEW-I-AbstractComparedtothefixed-wingUAVs,unmannedhelicopterscanriseorfallvertically,hoverintheair,flyforward,flyb

6、ack,flytothesideandturnonthespot,landsafelywhenafaultoccurs,becauseofthesignificantadvantagesitiswidelyusedinmilitaryandcivilianfields.Withmoreandmorewidespreadapplicationofunmannedhelicopter,moreandmoreresearchinstitutionsandscientistsbegintostudyit.Theflightcontrolsystemofunmannedhelicopteristhe

7、coreofunmannedhelicopter.Becausethehardwaresofflightcontrolsystemaretoomany,theflightcontrolcomputerrequiresabundantinterfaceresourcesandcanreceiveandprocesslargeamountsofdata.Flightcontrolsystemisverycomplex,ito