无人机自主飞行控制系统的研究与设计

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1、硕士学位论文无人机自主飞行控制系统的研究与设计研究生姓名：王键导师姓名：张鹏教授2015年4月26日分类号：V249.1密级：公开UDC：621.3学号：1202023中国民航大学硕士学位论文无人机自主飞行控制系统的研究与设计研究生姓名：王键导师姓名：张鹏教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：导航、制导与控制所在院系：航空自动化学院论文答辩日期：2015年4月29日2015年4月26日ResearchandDesignofAutonomousFlightControlSystemforUAVADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityo

2、fChinaFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWANGJianSupervisedbyAssociateProf.ZHANGPengCollegeofAeronauticalAutomationCivilAviationUniversityofChinaApril2015中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用

3、过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：王曰期＝文。化４员）《扁幸中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权中国民航民航大学研巧生部办理。研巧生签名：导师签名；日期；占喊．胃ｆ４摘要无人机自诞生以来以其制作

4、简单、成本低廉、操作简单的特点，在侦查、监测、农业等领域逐渐展现出了巨大的优势。近年来，随着微电子技术的发展和制作工艺的进步，无人机控制技术也出现了很大的发展。本文首先分析了无人机（UAV）的飞控系统的基本原理和组成，对比有人驾驶飞机，建立了UAV的六自由度数学模型，并根据UAV的固有物理特性，基于涡格法，使用AVL软件建立模型获得UAV的各项参数，进而分析建立纵向和横侧向的线性数学模型。之后，采用单纯形寻优的LQG方法进行了纵向和横侧向的飞行控制律的设计，然后对设计的控制律进行仿真分析，验证其性能。最后根据UAV飞行控制系统的构成设计了基于STM32的硬件平台，并将设计的控制律应用于设

5、计的平台，采用虚拟仪器LabVIEW进行上位机的设计，通过实验对设计的控制系统进行了测试验证。关键词：无人机；涡格法；飞控系统；LabVIEWIAbstractUAVhasalotofadvantagessuchaseasyproduction,lowcost,simpleoperationandsoon.SosinceUAVwasborn,ithasshowedhugeadvantagesgraduallyintheinvestigationareas,monitoringareas,agricultureareas.Inrecentyears,withthedevelopmentof

6、microelectronicstechnology,therearegreatdevelopmentsinUAVcontroltechnology.Firstly,thebasicprincipleandcomponentsofUAVflightcontrolsystemareanalyzed.Six-dofmathematicalmodelisestablishedbycomparingwithmannedaircraft.AccordingtoinherentphysicalcharacteristicsoftheUAVandUAVparametersthatareobtained

7、byAVLsoftwareandusingVortexlatticemethod,verticalandlinearmathematicalareestablishedatlast.Secondly,longitudinalandtransverselateralfightcontrollawisdesignedbythemethodofLQGwithsimplexanddothesimulation.Thirdly,inorder