四旋翼无人机自主飞行控制器研制

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1、響Ｈ；哉（又黄户／拿硕ｉ研究生学位论文四旋翼无人机自主飞行控制器研制ｔ专．．．．．．占Ｖ申请人：王董■＇＇＇＼学号：２。。９２Ｊ：：培养单位电子工程学院，一．Ｌ＇＇＊．？＇学科专业：控制工程研宛方向：智能仪器与智能測控技术指导教师；沈永良／郝钢企业导师；吕汉副研巧员！完成日期：２Ｇ１５年５月７日＊？黑龙江大学硕±学位论文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得的巧究成果。据我所知，除了文中持别加标注和致谢的地方外

2、，论文中不包含他人？■已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得黑龙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所作的任何贡献巧己在论文中作了明确地说明并表示谢意。学位论文作者签名￣：签字日期；《月Ｊ日学位论文版权使用授权书本孽位论文作者完全了解黑龙ａ：大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权墨龙汪么堂可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可切采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文

3、。（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）＾，’学位论文作者签名＇ｔ：导师签名；／＾＾＂￣签字曰期：＞１＾６月］曰签字曰期：＞／Ｊｒ年么月＾曰学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编；分类号UDC密级公开硕士研究生学位论文四旋翼无人机自主飞行控制器研制申请人:王莹学号:2131392培养单位:电子工程学院学科专业:控制工程研究方向:智能仪器与智能测控技术指导教师:沈永良/郝钢企业导师:吕汉副研究员完成日期:2015年5月7日中文摘要中文摘要四旋翼无人机具有灵活度高、负载性强等诸多优点，在军事、民用

4、与科技领域均有巨大应用前景；但四旋翼无人机系统具有欠驱动、强耦合、多变量等特点，使其成为国内外控制领域研究的热点和难题。本课题用X650Pro四旋翼无人机机架及执行机构做载体，采用STM32为主控制器，将陀螺仪、加速度计、电子罗盘和超声波传感器、GPS作为姿态、位置反馈装置，利用四元数、卡尔曼滤波与位置式PID控制算法，设计了一款自主飞行控制器。利用姿态传感器信息和四元数法解算出目标俯仰角和横滚角，并使用位置式PID计算出驱动电机的控制量，从而完成飞行控制。设定以目标航点为中心的3m范围为无人机下落区域，到达该圆域内即可降落。经过测试，所设计的控制器能够

5、使飞行器稳定飞行。本文主要分析无人机运动原理，推导非线性运动方程并进行简化处理后，引入了四个控制量，从而将非线性模型解耦成四个独立的控制通道，采用位置式PID控制方法，完成定高和定航点飞行测试，验证了控制方案的可行性。关键词：四旋翼无人机；自主飞行；四元数；卡尔曼滤波；位置式PID-I-黑龙江大学硕士学位论文AbstractBecauseofitsflexible，strongloadandmanyotheradvantages，Four-rotorunmannedaerialvehicle(UAV)havegreatpotentialforapplic

6、ationinthefieldofmilitarycivilianandtechnology.However，fourrotorunmannedaerialvehicle(UAV)systemhastheunder-actuated，strongcouplingandmultivariablecontroletc，ithasbecomeahotanddifficultprobleminfieldofcontrolintheworld.ThistopicregardX650Proquad-rotorUAVrackandimplementingagencie

7、sasthecarrier，usingtheSTM32-basedcontroller,gyroscope,accelerometer,electroniccompassasangelsensors,andultrasonicsensors,GPSaspositionfeedbackdevice,usingquaternionKalmanfilterandthepositionPIDcontrolalgorithm,designedaautonomousflightcontrollers.Weusedgesturessensorinformationan

8、dquaterniontocalculateatargetpitchanglea