基于s0pc的微型无人机飞行控制系统设计与实现

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1、分类号；ＴＰ３６８．１单位代码：１０１９０研究生学号；２０１００３０５２密级：无矣本／寺欠Ｉ硕女学位论文基于Ｓ０ＰＣ的微型无人机飞行控制系统设计与实现ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＭｃｒｏＵＡＶｉＦｌｉｈｔＣｏｎｔｒｏｌＳｓｔｅｍ目ａｓｅｄｏｎＳＯＰＣｇｙ研究生姓名：翁新武专业：信号与信息处理指导教师姓名：来宇指导教师职称：副教授２０巧年６月长春工业大学硕±学位论文摘要四旋翼无人机由于其独特的飞行性能，在军事和民用领域具有广泛的应用前景，

2、旨前已经成为国际上的研究热点。本文Ｗ四旋翼无人机为研究对象，研究了适用于它的导航和控制算法，并设计了基于ＳＯＰＣ的飞行控制系统。分析了四旋翼飞行器空气动力学特性和控制原理，并介绍了飞行控制系统的基本功能、基本原理和基本组成，从功能需求和性能要求出发，给出了飞行控制系统的总体设计方案、总体设计目标、硬件总体设计和软件总体设计。设计了ＣｙｃｌｏｎｅＩＩ系列邸２Ｃ８Ｑ２０８Ｃ８Ｎ型号的ＦＰＧＡ芯片为主控器及其外围电路，主要从各模块的原理，、元器件选型Ｗ及电路连接等方面对传感器模块、无线通信模块，、状态指示模块和伺服模块做了详细的设计并完成ＰＣＢ

3、板制作和系统抗干扰设计。利用ＱｕａｒｔｕｓＩＩ和ＳＯＰＣＢ山Ｉｄｅｒ等软件构建基于ＦＰＧＡ芯片嵌入ＮｉｏｓＩＩ软核处理器的ＳＯＰＣ系统，完成了ＮｉｏｓＩＩ处理器与传感器模块、遥控接收机、无线通信模块、电机驱动模块等之间的接口程序，还设计了飞行管理模块软件，并详细介绍了ＭＡＶＬ址数据通信切化。一在研究捷联惯性导航系统的基础上，提出了种基于四元数扩展卡尔曼滤波器的无人机导航信息测量方案，将ＧＰＳ、磁强计和气压高度计与捷联惯导系统通过扩展卡尔曼滤波器进行数据融合，得到姿态，、速度和位置等导航信息并通过实验验证了导航算法的有效性。

4、在研究常规ＰＩＤ控制原理的基础上，提出了基于模糊控制原理的Ｐ瓜参数自整定控制器，将系统的偏差与偏差变化率作为模糊控制器的输入，输出ＰＩＤ控制器Ｈ个参数的变化量来实时调整ＰＩＤ参数，实现ＰＩＤ控制的智能化和非线性化。并通过实验验证了该控制算法的有效性。，最后对本文所设计的飞行控制系统进行软硬件调试与测试，并对传感器的误差进行校准，然后进行空中试飞，验证飞行控制系统软硬件与导航和控制算法的可靠性与可行性。关键词：四旋翼无人机ＳＯＰＣ捷联式导航系统扩展卡尔曼滤波网元数模糊自适应ＰＩＤ控制器Ｉ长皋了业大学硕±学位论文Ａｂｓｔｒａｃｔ

5、ｕａｄ－ｒｏ１：ｏｒｓｈｅｌｉｃｏｔｅｒｗｉ灶化ｅｉｒｕｎｉｕｅｆｌｉｎｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌＱｐ，ｑｙ呂ｐ，ｙａｐｐｌｉｅｄｉ打ｂｏｔｈｍｉｌｉｔａｒｙａｎｄｃｉｖｉｌａｒｅａｓａｎｄｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉ打ｔｈｅｕａｄ－ｉｎｔｅｍａｔｏ打ａｌＴａｋｉｎａｍｏｄｅｌｏｆ：ｒｏ１：ｏｒｓｈｅｌｉｃｏｔｅｒａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｅｃｔｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｉ．ｇｑｐｊ，ａｎａｌｚｅｓｔｈｅｎａｖｉａｔｉｏ打ａｎ

6、ｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｏｒｉｔｈｍａｎｄｄｅｓｉｎｓａ幻ｉｈｔｃｏ打ｔｒｏｌｓｓｔｅｍｙｇｇ，ｇｇｙＳＰＯ－ｂａｓｅｄｏ打Ｃｆｏｒｕａｄｒｏｔｏｒｓｈｅｌｉｃｏｔｅｒ．ｑｐＦｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｓｔｕｄｉｅｓ１：ｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｔｈｅ－ｔｓｃｏｕａｄｒｏｏｒｈｅｌｉｐｔｅｒｓａ打ｄｉ打ｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｌｍｃｔｉｏ打ｓｒｉ打ｃｉｌｅｓａ打ｄＣＯ打ｓｔｉｔｕｅ打ｔｓｏｆｑ，，

7、ｐｐ，ｔｈｅ打ｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｗｈａｔｓｍｏｒｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｎｏｆｓｃｈｅｍｅｏａｌｈａｒｄｗａｒｅａｎｄ，ｇ，ｇ，ｓｏｆｔｗａｒｅａｂｏｕｔｔｈｅｆｌｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｕｔｆｏｒｗａｒｄｆｒｏｍｔｈｅｅｒｓｅｃｔｉｖｅｏｆｍｉ巧ｉｏｎｐｐｐｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．ｐＴｈｅｎ，ｉｔａｄｏｐｔｓＦＰＧＡｃｈｉｐｏｆＣｙｃｌｏｎｅＩＩＥＰ２Ｃ８Ｑ２０８Ｃ８Ｎ