四旋翼无人机飞控系统设计

《四旋翼无人机飞控系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10406分类号：V249.1学号：120085210009南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）四旋翼无人机飞控系统设计硕士研究生：王力导师：赵伟华教授、王琪教授（副导师）申请学位级别：硕士学科、专业：控制工程所在单位：信息工程学院答辩日期：2015年11月授予学位单位：南昌航空大学TheDesign&ResearchoftheFlightControlSystemofQuadrotorADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnElectronic&CommunicationEngineeringbyL

2、iWangUndertheSupervisionofProf.WeihuaZhao&WangQiSchoolofInformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune.2015摘要四旋翼早在1907年就已经有人研究，但是由于其结构复杂，操作困难以及飞行的不稳定性，因此并没有引起大家的重视。但是近几年科学技术高速发展，特别是微电子技术有了长足的进步使得无人机技术再次进入人们的视野，四旋翼飞行器拥有控制灵活、体积小、重量轻、稳定性好、可垂直起降和定点悬停等特点，不论是在军事上还是民用上都拥

3、有非常广泛的应用前景。本文首先是对四旋翼飞行器的结构组成，工作原理上进行分析，并建立起四旋翼飞行器的动力学模型。再根据设计要求，本论文采用TI公司的DSP微处理器来做主控制器；采用MPU6050芯片来设计姿态传感器模块；HMC5883L是一款高灵敏度的磁传感器，本次论文利用它来设计航向测量模块；采用BMP085来设计高度测量模块；本次论文在四旋翼飞行器上集成了GPS模块，在四旋翼飞行器飞行时进行定位控制，该GPS模块选用的是NEO—6M芯片；最后在与上位机或是遥控器进行无线通信时，本文采用了nRF24L01无线收发芯片来设计无线传输模块。硬件平台搭建完成后，接下来

4、是对飞行器软件架构进行设计，让其能够完成悬停，上下飞行，平移等运动。首先是完成各传感器数据的采集工作，对采集到的数据进行分析，并使用卡尔曼滤波进行数据融合；再采用模糊控制算法对其姿态进行控制；最后通过地面遥控器发送控制信号对四旋翼飞行器进行控制。在论文的最后，对四旋翼飞行器进行了实验测试。首先进行地面静态测试，得到姿态信息发送给上位机显示；然后进行空中动态飞行测试，分别完成垂直，前进后退，左右侧飞，左右偏航等运动。经过实验，四旋翼飞行器能够较好的完成上述等运动，打到实验要求。关键词：四旋翼飞行器，GPS定位，模糊控制。IAbstractAsearlyas1907f

5、our-rotorhadbeenstudied,howeverbecauseofthecomplexstructure,difficultoperation,itdidnotarrestattention.Butinrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,especiallythesubstantialprogressinmicroelectronicshasmadeUAVtechnologycomeintosightonceagain.Quadrotorhasbroadapplicati

6、onprospectsbothinmilitaryandcivilianusewiththecharacteristicssuchasflexiblecontrol,smallsizeandlightweight,goodstability,verticaltakeoffandlandingandspothover.Firstly,thestructureandworkprincipleofQuadrotoraircraftareanalyzedinthisarticleandthendynamicmodelofQuadrotoraircrafthasbeenes

7、tablished.Accordingtodesignrequirements,thesubjectchosetouseTI'sDSPmicroprocessorasmastercontroller;UseMPU6050chiptodesignattitudesensormodule;HMC5883Lisahighlysensitivemagneticsensor,thispaperusesittodesignheadingmeasurementmodule;UseBMP085todesignheightmeasurementmodule;Thisthesisin

8、tegra