无人飞行器飞行控制系统软件设计与应用

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1、中图分类号：V275+.1V249.11论文编号：102870115-S189学科分类号：082501硕士学位论文无人飞行器飞行控制系统软件设计与应用研究生姓名方毅学科、专业飞行器设计研究方向直升机飞行力学与控制指导教师徐锦法教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringDesignandApplicationofFlightControlSystemSoftwaref

2、orUnmannedAerialVehicleAThesisinFlightVehicleDesignbyFangYiAdvisedbyProf.XuJinFaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofAcademicMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过

3、的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞行控制系统是飞行器自主飞行的核心，被称为飞行器的大脑。控制系统的好坏直接影响无人飞行器的飞行状况。本文选择涵道共轴双旋翼式无人飞行器作为控制对象，深入研究飞行控制系统软件设计及应用部分，对不同的控制通道设计合理的控制律，着重研究控制系统的软件实现。首先，从飞行控制系统的软件应用环境着手，针对飞行控制系统对空间资源、系统稳定性等方面的

4、要求选用STM32控制器作为主控制器；分析飞行控制系统的软件功能需求提出了控制软件的总体设计方案，对该涵道共轴双旋翼无人飞行器的横纵向通道控制律、航向通道控制律、高度通道控制律等进行设计。其次，采用模块化设计理念设计了信号处理、控制律设计以及变量内存管理等模块，并对无人飞行器的横纵向通道控制律、航向通道控制律、高度通道控制律进行了软件实现；还进行了地面控制站的软件开发，地面控制站采用C#软件设计完成。地面站可以实现实时数据监视以及数据保存功能。最后，通过飞行器飞行调试实验测试本文设计的飞行控制系统软件部分。实验显示本文设计的飞行控制软件可以实现对飞行器各通

5、道的有效控制，实验效果基本满足设计要求，验证了本文飞行控制系统软件设计是成功的。关键词：涵道共轴飞行器，飞行控制软件，STM32控制器，模块化，内存优化I无人飞行器飞行控制系统软件设计与应用ABSTRACTTheflightcontrolsystemisthecoreoftheautonomousflightofaircraft,knownasbrainofaircraft,thecontrolsystemwillhaveadirectimpactontheunmannedaircraftvehicle’sflightstate.Thispaperchos

6、ecoaxialrotorunmannedaircraftvehicleasobjectofcontrolsystem,researchdesigningandsoftwarepartoftheflightcontrolsystem,designreasonablecontrollawfordifferentcontrolchannels,focusesonthesoftwareofcontrolsystem.Firstofall,beginfromsoftwareapplicationenvironmentoftheflightcontrolsystem

7、,accordingtotherequirementofspaceresources,systemstabilityandotheraspectsoftheflightcontrolsystemchoseSTM32controllerasthemaincontroller.Afteranalyzingdemandofsoftwarefunctionoftheflightcontrolsystemandproposetheoveralldesignplanofsoftware,designedcontrollawoflatitudeandlongitudec

8、hannelandcontrollawofheadingchann