發(fā)布時(shí)間：2024-12-19 04:23

　　隨著近年來我國科技水平的進(jìn)步,無人機(jī)在各行業(yè)上的應(yīng)用迅速擴(kuò)展,無論是軍用級(jí)別還是民用消費(fèi)級(jí)別,無人機(jī)以其輕便、靈巧以及全天候飛行的特點(diǎn)悄然登上我國科技行業(yè)發(fā)展的舞臺(tái)。在各行各業(yè)對(duì)無人機(jī)需求持續(xù)增加的當(dāng)今社會(huì),對(duì)無人機(jī)飛控系統(tǒng)的深入研究也隨之興起。在這樣的發(fā)展環(huán)境中,本文以四旋翼無人機(jī)為研究對(duì)象,基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)用串級(jí)PID控制的四旋翼無人機(jī)位置與姿態(tài)控制器。因此本文具體的實(shí)現(xiàn)步驟安排如下:首先根據(jù)牛頓-歐拉法對(duì)無人機(jī)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模工作,為后續(xù)的實(shí)現(xiàn)工作做方案可行性說明,其次,對(duì)基于串級(jí)PID控制的無人機(jī)位置及姿態(tài)控制器的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行說明,由于無人機(jī)姿態(tài)變化的本質(zhì)是無人機(jī)姿態(tài)角變化,而角度變化則必然伴隨角速度改變,因此,在角度環(huán)所使用的單級(jí)PID控制算法中加入角速度環(huán)用以穩(wěn)定直接控制量。而對(duì)于位置控制則分成垂直及水平兩個(gè)方向分別進(jìn)行控制,其中垂直控制是基于高度環(huán)與垂直速度環(huán)構(gòu)成的串級(jí)PID位置控制器,而水平位置控制器則是由水平位置環(huán)與水平線速度環(huán)所構(gòu)成的串級(jí)PID位置控制器。將完成建模后的無人機(jī)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)表達(dá)式通過線性時(shí)變參數(shù)法(LPV法)進(jìn)行線性化,得到無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的傳遞函數(shù),并...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義及難點(diǎn)
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要結(jié)構(gòu)安排
第2章 四旋翼無人機(jī)的飛行原理與動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 四旋翼飛行器的飛行原理
        2.2.1 四旋翼無人飛行器的系統(tǒng)構(gòu)成
        2.2.2 四旋翼無人飛行器的飛行動(dòng)作
    2.3 四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)建模
        2.3.1 坐標(biāo)系的建立
        2.3.2 歐拉角
        2.3.3 四旋翼無人飛行器的線運(yùn)動(dòng)方程
        2.3.4 四旋翼無人飛行器的角運(yùn)動(dòng)方程
    2.4 本章小結(jié)
第3章 飛行控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
    3.1 飛行控制系統(tǒng)主要構(gòu)成
    3.2 飛行控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)
        3.2.1 “光標(biāo)”開源飛行控制電路板構(gòu)成
        3.2.2 “光標(biāo)”開源飛行控制電路板遙控接收接口
        3.2.3 “光標(biāo)”開源飛行控制系統(tǒng)電調(diào)輸出接口
        3.2.4 “光標(biāo)”開源飛行控制系統(tǒng)傳感器
        3.2.5 “光標(biāo)”開源飛行控制系統(tǒng)SWD調(diào)試接口
    3.3 飛行控制實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
        3.3.1 FreeRTOS簡(jiǎn)介
        3.3.2 FreeRTOS在 STM32F407 上的移植
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于串級(jí)PID算法的姿態(tài)及位置控制器實(shí)現(xiàn)
    4.1 PID控制算法原理
    4.2 基于串級(jí)PID閉環(huán)控制算法無人飛行器的姿態(tài)控制
    4.3 基于串級(jí)PID閉環(huán)控制算法無人飛行器的高度控制
    4.4 基于串級(jí)PID閉環(huán)控制算法無人飛行器的位置控制
    4.5 本章小結(jié)
第5章 姿態(tài)控制器仿真
    5.1 非線性無人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型線性化處理
    5.2 基于simulink的雙環(huán)級(jí)聯(lián)的串級(jí)PID閉環(huán)姿態(tài)控制仿真
    5.3 本章小結(jié)
第6章 位置和姿態(tài)控制器的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)
    6.1 串級(jí)PID算法控制的軟件實(shí)現(xiàn)
    6.2 串級(jí)PID算法控制效果實(shí)測(cè)
    6.3 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：4017651