小型无人机自动控制系统设计改造

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1、爲麥《丢觀麟国硕±学位论文Ｉ圍圍小型无人机自动控制系统设计改造Ｓ作者娃名Ｊ奎奎指＃ｉｔ师姓名、职務馳春副教授申请学位类别工学硕±西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加Ｕ标注和致谢中所罗列的内容Ｗ外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果也不包含；为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料…。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献

2、均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实么处，本人承担切法律责任。／Ｉ本人签名：日期：夺凌西安电子科技大学关于论文使用授权的说明目：本人完全了解西安电子科技大学有关保留巧使用学位论文的规定，Ｐ研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阔论文，；学校可公布论文的全部或部分内容允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研巧成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在＿年解密后

3、适用本授权书。本人签名：—＇导师签名：＿冰卷’化！；＇侣日期；７Ｗ＿Ｔ日期：於学校代码10701学号1305122239分类号TP23密级公开西安电子科技大学硕士学位论文小型无人机自动控制系统设计改造作者姓名：李奎一级学科：光学工程二级学科：光学工程学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：林晓春副教授学院：物理与光电工程学院提交日期：2015年12月SmallunmannedaerialvehicleautomaticcontrolsystemdesignandretrofitAthesissubmittedtoXIDIANUN

4、IVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinOpticalEngineeringByLiKuiSupervisor:LinXiaoChunAssociateProfessorDecember2015摘要摘要近年来无人驾驶飞行器（UAV）无论在技术进步还是市场开拓方面，都有了飞速的发展。本文围绕某款小型油动直升机自动控制系统的软硬件开发问题展开研究。论文直升机选择的是一款90级汽油动力发动机，多组舵机均采用先进的数字大扭力舵机模块以增强控制的准确性和实时性；起落架及部分

5、结构部件在原有基础上进行了必要的较调和改进以增强承重部件的稳键性；在原有系统电路板基础上增加新的传感器以提高飞控的精准性。特别是对自动驾驶仪进行了大范围的系统改造，对电路框架和软件进行了结构性的改造，增加了新的数据输入来源；对地面站系统和飞控系统以及飞控系统各部件之间的通信协议进行了新的编排和测试，使得整电控系统更加趋于完善。为了将飞行过程的姿态数据和其他必要数据实时地回传到地面以便后台分析，新增加了基于Zigbee技术的输传电台及相应的接口，兼顾了巨量数据传送与实时性之间的矛盾，为进一步完善软硬系统提供平台。飞行姿态的解算算法是整个自动控制系统的重要的组

6、成部分。姿态解算模块的硬件电路设计、各个传感器与双CPU之间的数据传输协议、姿态解算处理流程及算法软件编制的设计是本文研究的核心问题。新的传感器采用的是微机械（MEMS）器件，它与CPU之间采用的是I2C协议进行通信，继承了其他传感芯片与CPU的协议方式，使得板卡改造任务简单而务实。本文研究并采用了四元数法进行姿态的更新，使用四阶龙格-库塔法进行姿态矩阵的更新计算，解算精度和解算速度达到了预期的效果。关键词：捷联惯性导航，四元数，姿态解算，四阶龙格-库塔法IABSTRACTABSTRACTInrecentyears,unmannedaerialvehicl

7、e(UAV)hasarapiddevelopmentbothintechnicalprogressandmarketdevelopment.Thispaperbeginsthesoftwareandhardwareresearchofautomaticcontrolsystemcentralonasmallgashelicopter.Thispaperchosea90gasolinehelicopter,multiplesetsofservoadoptsadvancedlargedigitaltorqueservomoduletoenhancetheacc

8、uracyandreal-timeperformanceofcon