四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、全日制工程碩士碩士學(xué)位論文論文題目：四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者姓名孔維寧指導(dǎo)教師南余榮教授學(xué)科專業(yè)控制工程所在學(xué)院信息工程學(xué)院提交日期2015年11月8日浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中己經(jīng)加標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含其它個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研巧成果，也不含為獲得浙江工業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書而使用過的材料。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中明確方式標(biāo)明。本人承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任。＾作者簽名：ｍＭ日期；年／＾

2、月義２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、使巧學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留。本并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查飼和借閱人授權(quán)浙江工業(yè)大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢。索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文本學(xué)位論文屬于年解密后適用本授權(quán)書。１、保密□，在２＾不保密巧＾＂＂請?jiān)冢咨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打Ｖ）（？；月八日作者簽名：日期從ｒ年，２‘導(dǎo)師簽名日期：和／）年＾月日浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者姓名：孔維

3、寧指導(dǎo)教師：南余榮教授浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院2015年11月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterDesignofQuadrotorAircraftControlSystemCandidate:KongWeiningAdvisor:Pro.NanyurongCollegeofInformationEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyNov2015浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要四軸飛行器是

4、一種性能卓越的無人飛行器，具有結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)動靈活、起降空間小等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景，吸引了眾多的科研人員，成為國內(nèi)外新的研究熱點(diǎn)。飛行控制系統(tǒng)是四軸飛行器的核心部分，飛行器通過控制系統(tǒng)和外界交互并作出響應(yīng)，控制系統(tǒng)的優(yōu)劣直接決定著飛行器的性能，因此研究高性能飛行器控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。本文主要工作如下，建立飛行器數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)算法進(jìn)行飛行姿態(tài)融合和飛行器控制，最后設(shè)計(jì)完成飛行器硬件和軟件部分并進(jìn)行實(shí)際飛行測試。本文重點(diǎn)介紹飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要研究能容如下：首先介紹了四軸飛行器國內(nèi)外的發(fā)展情況，根據(jù)實(shí)際科研情況和飛行器特點(diǎn)，給出了飛行器控制系統(tǒng)的

5、整體方案。其次為理論部分設(shè)計(jì)，主要包括：建立飛行器數(shù)學(xué)模型，根據(jù)模型特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了PID，串級PID和Backstepping控制器，并進(jìn)行仿真分析；根據(jù)慣性導(dǎo)航原理，設(shè)計(jì)姿態(tài)算法將陀螺儀和加速度計(jì)數(shù)據(jù)融合得到飛行器的姿態(tài)角度。最后為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以及飛行測試。本文以STM32處理器為控制核心，MPU6050為姿態(tài)傳感器，設(shè)計(jì)了飛行器的硬件結(jié)構(gòu)；依據(jù)理論部分，完成了控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)，并測試飛行。實(shí)驗(yàn)表明，本文設(shè)計(jì)的飛行器可以很好地跟隨指令，飛行平穩(wěn)，有很好的抗干擾能力。關(guān)鍵詞：四軸飛行器，飛行控制，backstepping，姿態(tài)控制i浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文D

6、ESIGNOFQUADROTORAIRCRAFTCONTROLSYSTEMABSTRACTThequadrotoraircraftisakindofunmannedaerialvehiclewithexcellentperformance,ithastheadvantagesofsimplestructure,flexible,smalllandingspaceandsoon,whichhasbeenwidelyusedinvariousindustriesinrecentyearsthatattractsmanyresearchersandbecomesth

7、enewhottopicsathomeandabroad.Flightcontrolsystemisthecentralpartoftheaircraft,whichenablingaircrafttocommunicatewithoutsideanddotherightactions.Therefore,thedevelopmentoftheflightcontrolsystemisveryimportant.Inthispaper,theflightprincipleofthequadrotorisstudiedandthemathematicalmode

8、loftheaircraftisest