基于NI CompactRIO的无人直升机快速控制原型设计

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时间:2019-05-18

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1、中图分类号:V219论文编号:102870118-SZ038学科分类号:085232硕士学位论文基于NICompactRIO的无人直升机快速控制原型设计研究生姓名万羽瞳专业类别工程硕士专业领域航空工程指导教师宋彦国副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringRapidControlPrototypeofUnmannedHelicopterBasedonNIC

2、ompactRIOAThesisinAeronauticalEngineeringbyWanYutongAdvisedbyAssociateProf.SongYanguoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018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

3、机构的学位或证书而使用过的材料。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:2018年4月3日南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着航空技术的发展,无人直升机因其具有特殊的飞行性能而广受关注,无人直升机对控制算法的要求严苛,飞行控制系统开发难度大,传统的开发方式很难满足要求,快速控制原型技术可以大幅减少控制系统的开发时间,降低研发费用,具有良好的工程应用前景。本文针对无人直升机飞行控制系统设计要求,开展无人直升

4、机快速控制原型设计技术研究,根据无人机飞行控制系统架构,基于NationalInstrument的嵌入式可重配置控制系统(CompactRIO),实现了上下位机结构的无人直升机快速控制原型系统。针对无人直升机飞行控制系统的可靠性要求,采用非相似三余度机载控制与导航系统,通过对余度系统结构的比较,确定了捷联惯导余度系统的表决结构;针对表决结构设计了基于LMS算法的表决策略,并给出了此种表决策略中阈值的确定方法;以数据流的编程思想为指导,在LabVIEW开发环境下开发了硬件模块的驱动程序;采用七点二阶前推多项式滑动拟合的方法来对模拟信号完成数据野值与滤

5、波处理;基于LabVIEW环境实现了无人直升机飞行控制律到CompactRIO部署,建立MATLAB/Simulink与LabVIEW联合仿真系统。最后,开发了无人直升机地面站监控系统,并进行了相关的地面仿真试验,进行了系统仿真验证。最后,开发了无人直升机地面站监控系统,并进行了相关的地面仿真试验,验证了无人直升机快速控制原型的设计合理性。关键词:无人直升机,快速控制原型,飞行控制系统,余度管理,LabVIEW,CompactRIOi基于NICompactRIO的无人直升机快速控制原型设计ABSTRACTWiththedevelopmentofae

6、rospaceengineering,unmannedhelicopterhasbeenwidelystudiedbecauseofitsspecialperformance.Theflightmechanicscharacteristicsofunmannedhelicoptersmakestheflightcontrolsystemdifficulttodesign.Rapidprototypetechniquecangreatlyreducethedevelopmentperiodofthecontrolsystemandreducethec

7、osts.Usingrapidcontrolprototypetodevelopunmannedhelicopterflightcontrolsystem,reducethedevelopmentdifficultyofthecontrolsystemandimprovethereliabilityofthesystem.Basedontheaboveadvantages,thedesignoftherapidcontrolprototypeiscarriedoutforthecontrolsystemofunmannedhelicopter,an

8、dthestructureandnecessarycomponentsoftheupperandlowercomputer

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