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《一種航拍四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼：10259學(xué)號：156091205密級：公開上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文題目：一種航拍四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計英文題目：DesignofanAerialPhotographyQuadrotorControlSystem專業(yè)：機械電子工程學(xué)院：機械工程學(xué)院研究方向：機器人控制技術(shù)及其應(yīng)用姓名：潘翔指導(dǎo)教師：荊學(xué)東教授2018年6月6日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)位論文保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部內(nèi)容或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，
2、可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密年□本學(xué)位論文屬于不保密?（必須在相應(yīng)處打√，否則按不保密處理）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年月日年月日學(xué)位論文作者聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。學(xué)位論文作者簽名：年月日一種航拍四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計摘要四軸飛行器是一種典型的非線性、強耦合的欠驅(qū)動系統(tǒng)，早在上世紀初就有學(xué)者相繼研制四軸飛
3、行器，但由于種種原因都未取得較大的突破，使得四軸飛行器的研究一直以來未受關(guān)注。直到20世紀90年代，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，四軸飛行器再一次引起了科研人員的興趣，繼而出現(xiàn)了許多相關(guān)科研項目和研究成果。由于飛行器在實際飛行過程中會受到空氣阻力、陣風(fēng)等不確定因素的影響，難以建立其準確的數(shù)學(xué)模型，這也給控制系統(tǒng)的設(shè)計帶來一定的挑戰(zhàn)。四軸飛行器因其結(jié)構(gòu)簡單、飛行靈活等特點，在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對航拍四軸飛行器的特點，利用牛頓-歐拉方程，建立了其動力學(xué)模型；利用四元數(shù)法建立了其運動學(xué)模型，并求出運動學(xué)方程的解析解和數(shù)值解。在姿態(tài)解算中，結(jié)合陀螺儀
4、、加速度和磁力計等傳感器的優(yōu)缺點，設(shè)計了基于四元數(shù)的互補濾波算法。硬件方面，制作了集成有陀螺儀、加速度、磁力計和氣壓計的PCB飛控電路板，并可以外接GPS模塊。在控制系統(tǒng)方面，在傳統(tǒng)PID的基礎(chǔ)上，設(shè)計了姿態(tài)平衡串級PID控制算法、高度串級PID控制算法和GPS定點PID控制算法，實現(xiàn)了四軸飛行器的姿態(tài)控制和定高定點懸停控制。最后，搭建了四軸飛行器試驗平臺，進行了室外飛行試驗。試驗結(jié)果表明，四軸飛行器可以實現(xiàn)穩(wěn)定的飛行和精度較高的懸停，基本滿足航拍四軸飛行器的設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：四軸飛行器；四元數(shù)；姿態(tài)解算；串級PID控制；GPS懸?？刂艱esignofanAerialPhotogra
5、phyQuadrotorControlSystemAbstractThequadrotoristypicalandstronglycoupledunderactuatedsystem.Asearlyasthebeginningofthelastcentury,somescholarsbegantostudythequadrotor,buttheresultswerenotsatisfactoryduetothetechnicalandeconomicrestrictionsatthattime.Until1990s,withtherapiddevelopmentofcomputert
6、echnology,microelectronictechnologyandautomaticcontroltechnology,quadrotoronceagainarousedtheinterestofscientificresearchpersonnel,andmanyrelatedscientificresearchprojectsandhaveobtainedcertainresearchresults.Becausetheaircraftwillbedisturbedbythewind,airresistanceandotherexternalenvironmentdur
7、ingtheactualflight,itisdifficulttoestablishitsaccuratemathematicalmodel,whichalsobringssomechallengestothedesignofthecontrolsystem.Becauseofitssimplestructureandflexibleflight,thequadrotorhasbeenwidelyappliedinmilitaryandcivilianf
