无人直升机控制平台研究.pdf

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1、弋‘IMode妇rnMa；chr无人直升机控制平台研究高虹，李捍东，张文征’(贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025)摘要：为实现无人直升飞机控制系统能力强，实时性好，小型化，小体积等特点，采用一种基于四元数算法的无人直升机控制系统并且采用ARM(控制计算)的飞行方案，系统通过采集并计算姿态传感器数据、GPS位置以及目标信息并且经ARM处理器处理得到飞机的控制方案，满足了设计的要求。关键词：无人机实时性ARMMCU中图分类号：1’P311文献标识码：A文章编号：1002—6886(2015】O1—0080—03Aresearchonunma

2、nnedhelicoptercontrolplatformGAOHong，LIHandong，ZHANGWenzhengAbstract：Torealizesuchfeaturesasstrongability，goodreal—timeperformance，andsmallvolumeofunmannedhelieop—ter’Scontrolsystem，thisresearchadoptsanunmannedhelicoptercontrolsystembasedonquaternionalgorithm，andaflightsclle

3、nle0fARMfcontrolcomputation)．Thecontrolschemeoftheplanewasworkedoutbycollectingandcalculatingthedataf0mtheattitudesensor．GPSsignalandtargetinformationandprocessingthedatabyARMprocessorSOastomeettherequirementsofthedesign．Keywords：unmannedaerialvehicle(UAV)；real—time；ARM；MCU分

4、系统主要包括：小型单旋翼无人直升机模型，0引言ARM主控器，机载姿态传感器，GPS传感器等。众无人直升机具有独特的飞行性能，兼有无人机多传感器在飞行平台上组成了惯导系统，通过与直升机的共同优点，具有重要的军事和民用价RFID无线技术为基站服务器提供无人直升机飞行值。在控制上，无人直升机是一多自由度、多变量和过程中所有的飞行状态和导航信息，包括姿态角、航慢耦合的系统。要使其具有好的飞行性能，关键向角、三轴角速率、l一轴线速度、线加速度、飞行位置足需要好的飞行控制算法和高性能的控制器。其飞等信息。接收系统通过串口和下位机相连接；用于行控制算法、管理

5、任务及自主导航能力是无人直升和地面测控系统进行无线链路通讯。它接收地面测机完成起飞、飞行、执行预定任务、降落回收等整个控系统的控制指令进行自动飞行以及机载作设备飞行过程的核心。本设计采用航模直升飞机作为机的管理和控制等。而地面测控系统通过以太网接收械平台，具有较好的可操纵性和负载能力。本文提无人机上的各种遥测信息、系统状态数据、任务工作f}I了一种基于ARM(控制计算)的飞行方案，系统通设备的状态数据等。在系统调试阶段利用遥控器共过采集并汁算姿态传感器数据、GPS位置以及目标同完成无人直升机的手动模式飞行。信息并H经ARM处理器处理得到飞机的控

6、制方2飞机硬件控制系统案，满足设计的要求，提高该系统的可靠性。无人机飞行控制系统是一种以导航计算机和控l飞机控制系统的总体设计制计算机为中心，并包括各种传感器及执行机构的本义所研究的直升机飞行控制系统，其硬件部闭环控制系统．硬件部分主要由控制器、三轴加速度·80·观弋职。IⅪModern珂3．2四元数算法4结论在直升机模型飞行过程中，由于传感器自身的精度及机身本身会有剧烈震动，开环累计加速度或无人驾驶的直升机是机器人技术，电子技术，传陀螺仪值无法精确反映出直升机当前姿态，因此，采感器技术发展的产物，也是现阶段研究的热点，具有用四元数算法闭环实时

7、修正检测倾角，保证得到的广大的发展前景和研究价值。经过地面调试和动态姿态角度实时、准确。实验，本文设计的无人机数据采集系统工作正常，满3．3串级PID足飞行设计要求，采用本设计方案的无人机飞控本设计由于在调试过程中应用PID算法发现平系统在实时性，高精度，小型化，高可靠性等方面均台对参数确实十分敏感，很难达到稳定的效果，经研满足设计要求，并且具有功能全面，通用性好，成本究发现若将直升机模型简化为一个低阻尼二阶系低，功耗小，集控制系统与采集系统于一体等特点。统，角速率反馈可以增加其阻尼。本设计最终采用串级PID控制无人机舵机，一层是角度环，另一层

8、是参考文献角速度环，得到理想的效果。图5所示为串级PID[1]吴少琴．接收功率受限下的信道容量研究[J]．电讯技术，2012，1(52)：86—89控