四旋翼飞行器答辩演讲.ppt

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1、河北大学答辩人：巨星导师：郝真鸣微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第一章绪论第二章四旋翼飞行器的基本结构和飞行原理第三章捷联惯性导航基本原理第四章四旋翼飞行器的姿态检测第五章四旋翼飞行器动力学模型第六章微型四旋翼飞行器实验平台的硬件设计第七章微型四旋翼飞行器实验平台的软件设计第八章测试结果和性能分析第九章总结与展望论文组织结构微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第一章绪论微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究固定翼型微飞行器扑翼型微飞行器旋翼型微飞行器研究背景微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第一章

2、绪论第一章绪论微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究早期的四旋翼飞行器微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究随着MEMS技术的发展，四旋翼飞行器得以小型化、微型化第一章绪论微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究输电线路巡查空中航拍顺丰无人快递环境监测第一章绪论微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究用于建筑物内勘测第一章绪论微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究多智能体集群协作，空中壁障第一章绪论微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第一章绪论德国crazy开源微型四旋翼国内某大学微型四旋翼飞行器第二章四旋翼飞

3、行器的基本结构和飞行原理微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究垂直运动俯仰、翻滚运动偏航运动设计所需的理论基础一、惯性导航基本原理二、姿态检测与信息处理三、控制系统设计微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究捷联式惯性导航系统是把惯性元件,即陀螺仪和加速度计固定在运机体上,分别测量运机体相对惯性空间的三个转动角速度和三个线加速度沿运机体坐标系的分量,经过计算,得到运机体的位置、速度、航向和水平姿态等各种导航信息。第三章捷联式惯性导航基本

4、原理微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究导航系统坐标系第三章捷联式惯性导航基本原理微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究飞行姿态的表示方法1、欧拉角法第三章捷联式惯性导航基本原理微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究飞行姿态的表示方法2、四元数法刚体绕固定点的任一位移，可由绕通过此点的某一轴转过一个角度而得到。第三章捷联式惯性导航基本原理微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第四章微型四旋翼飞行器的姿态检测常见的姿态测量器件有角速度计、加速度计、磁力计、气压计，超声波传感器和GPS等等。基于MEMS技术的加

5、速度传感器和陀螺仪具有抗冲击能力强、可靠性高、寿命长、成本低等优点，是适于构建姿态检测系统的惯性传感器。微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第四章微型四旋翼飞行器的姿态检测姿态传感器MEMS陀螺仪原理1、角速度传感器微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第四章微型四旋翼飞行器的姿态检测姿态传感器2、加速度传感器微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第5章系统建模及控制器设计微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第5章系统建模及控制器设计系统数学模型系统有四个输入量和六个输出量，它们之间是非线性关系。由于是欠

6、驱动系统，被控量之间存在耦合关系。微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第5章系统建模及控制器设计控制策略国际相关研究都着重进行了姿态控制器的设计与验证，结果表明：尽管采用非线性控制律能够获得很好的仿真效果，但由于对模型准确性有很强的依赖，以及受到嵌入式平台的处理能力的限制，其实际控制效果反而不如PID控制策略。微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第6章机载控制系统硬件设计目标是设计出一个可自主飞行的微型四旋翼飞行器，在对其施以外界干扰时能自动调节迅速恢复到平稳状态，并可配合地面控制平台完成完成垂直起降、悬

7、停等动作以及对其飞行状态信息的采集和分析。微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第6章机载控制系统硬件设计总体结构设计微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第6章机载控制系统硬件设计设计要求微小型飞行器由于体积小、载荷低等特点，与普通工业产品相比，对控制系统的硬件设计要求较高，有以下几个方面要求：(1)要满足控制系统的性能要求；(2)要集成度要高，尺寸小，能够安装在狭小的平台空间上；(3)要可靠性高，持续稳定工作时间长；(4)要功耗低，重量轻，保证飞行器具有较大的巡航时间；(5)飞行器控制系统要求要有良好的扩

8、展性,方便日后系统的升级和新功能的扩展。微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第6章机载控制系统硬件设计动力器件选择空心杯有刷直流电机的转子无铁芯，有着较低惯量，动态响应性好，效率高，易获取大扭矩，再加上其在质量和体积上有较大优势，所以设计采用空心杯电机作为微型四旋翼系统的动力器件。614空心杯电机+46mm正反螺旋桨微型四旋翼实验平台的设计及控制技术研究第6章机载控制系统硬件设计主控制器参数说明内