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《小型無人飛艇的建模與飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士論文小型無人飛艇的建模與飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要飛艇是一種輕于空氣的浮空飛行器，具有留空時(shí)間長(zhǎng)、安全性能好、環(huán)境污染少、能耗低、載重量大、飛行平穩(wěn)、起降場(chǎng)地要求簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。無人自主飛艇具有很高的自主性和巨大的市場(chǎng)潛力，而且特別適合作為信息收集的平臺(tái)用以研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)、通信中繼和導(dǎo)航等等，在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。本文以無人飛艇為研究對(duì)象，在綜合了解和比較了國(guó)內(nèi)外的研究狀況之后，建立了小型無人飛艇的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了控制律的仿真，在此基礎(chǔ)上對(duì)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件和軟件的設(shè)計(jì)。首先針對(duì)本文所使用的小型飛艇模型
2、進(jìn)行力學(xué)分析，從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)兩個(gè)方面分析飛艇的力學(xué)特性，最后整理得出飛艇的運(yùn)動(dòng)方程，并建立飛艇的六自由度數(shù)學(xué)模型。利用小擾動(dòng)的方法將非線性的數(shù)學(xué)模型線性化，根據(jù)線性化方程特點(diǎn)將飛艇運(yùn)動(dòng)分為橫向運(yùn)動(dòng)方程和縱向運(yùn)動(dòng)方程。其次對(duì)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并完成了以MSP430F449為核心，包括數(shù)據(jù)采集模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、無線通訊模塊、GPS模塊等在內(nèi)的硬件電路設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，按功能將系統(tǒng)劃分為各個(gè)子模塊，并對(duì)每個(gè)模塊軟件流程行了總體設(shè)計(jì)。采用了特征建模的方法，對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)
3、行了辨識(shí)，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的正確性。采用PID和專家PID兩種控制器設(shè)計(jì)飛艇俯仰和偏航兩種姿態(tài)的控制律，并對(duì)兩種方法進(jìn)行分析比較。最后對(duì)飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行了PCB設(shè)計(jì)制成了實(shí)驗(yàn)電路板，完成了部分功能的調(diào)試。還利用MATLAB進(jìn)行了控制律的仿真，最后驗(yàn)證了該飛行控制系統(tǒng)方案的可行性。關(guān)鍵詞：自主飛行控制系統(tǒng)，六自由度數(shù)學(xué)模型，MSP430F449，姿態(tài)控制，特征建模碩上論文AbstractAirshipisafloataircraftwhichislighterthanair,withlongertimestayi
4、ngintheair,bettersecurityperformance，lessenvironmentalpollution，lowenergyconsumptionandbettercarryingability．Ithasasmoothflight，therequirementofthetakingoffandlandinggroundissimple．Autonomousunmannedairshiphascompleteautonomyandhugemarketpotential，especiall
5、yasaplatformforinformationgatheringinstudying、environmentalmonitoring、trunkcommunicationandnavigationandSOon，whichhashadwideapplicationinmanyfields．Thepaperusedsmallunmannedairshipasobjectofstudy．Afterlearnningandcomparingthepresentsituationofresearchathome
6、andabroad，amathematicalmodelforsmallairshipisestablishedandsimulatedforitscontrollaw．Onthisbasis，thepapercarriedoutahardwareandsoftwaredesignfortheflightcontrolsystem．First，basedonthemechanicalanalysisforthesmallairshipmodel，thepaperanalyzedairshipmechanica
7、lcharacteristicsindynamicsandkinematicsanddeducedthefinalmotionequationsand6DOFmathematicalmodelafterthen．Themotionequationsoftheairshiparelinearizedbysmall-perturbationtheoryunderthenominalconditionwithnowin也zeroattackangleandsideslipangle．Thelinearizedequ
8、ationWasbrokeupintotransversemovementoneandlengthwisemovementone．Second，thepaperdesignedtheflightcontrolsystem，finishedthehardcircuitdesignwhichcenteringonMSP430F449，inludedataaccumulatingmodule、driver
